Compare commits
1 Commits
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
|
|
4950eb4f0d |
1
.gitignore
vendored
1
.gitignore
vendored
|
|
@ -7,7 +7,6 @@ __pycache__/
|
||||||
# C extensions
|
# C extensions
|
||||||
*.so
|
*.so
|
||||||
|
|
||||||
.DS_Store
|
|
||||||
# Distribution / packaging
|
# Distribution / packaging
|
||||||
.Python
|
.Python
|
||||||
build/
|
build/
|
||||||
|
|
|
||||||
|
|
@ -1,457 +0,0 @@
|
||||||
head = None
|
|
||||||
|
|
||||||
#node1 = {'name' : 'Ivan', 'phone' : '123-456', 'next' : None}
|
|
||||||
#head = node1
|
|
||||||
|
|
||||||
#node2 = {'name' : 'Dima', 'phone' : '789-123', 'next' : None}
|
|
||||||
#node1['next'] = node2
|
|
||||||
|
|
||||||
def ll_insert(head, name, phone):
|
|
||||||
|
|
||||||
curent = head
|
|
||||||
while curent is not None:
|
|
||||||
if curent['name'] == name:
|
|
||||||
curent['phone'] = phone
|
|
||||||
return head
|
|
||||||
curent = curent['next']
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
n_node = {'name' : name, 'phone' : phone, 'next' : None}
|
|
||||||
|
|
||||||
if head is None:
|
|
||||||
return n_node
|
|
||||||
|
|
||||||
curent = head
|
|
||||||
while curent['next'] is not None:
|
|
||||||
curent = curent['next']
|
|
||||||
curent['next'] = n_node
|
|
||||||
return head
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
print("====== TESTING ll_insert FUNC ========")
|
|
||||||
head = ll_insert(head,'Ivan','123-456')
|
|
||||||
|
|
||||||
print(head)
|
|
||||||
|
|
||||||
head = ll_insert(head, 'Boris', '123-456')
|
|
||||||
|
|
||||||
print(head)
|
|
||||||
|
|
||||||
head = ll_insert(head, 'Ivan', '321-654')
|
|
||||||
|
|
||||||
print(head)
|
|
||||||
|
|
||||||
head = ll_insert(head, 'Dima', '345-678')
|
|
||||||
|
|
||||||
print(head)
|
|
||||||
|
|
||||||
head = ll_insert(head, 'Boris', '111-222')
|
|
||||||
|
|
||||||
print(head)
|
|
||||||
|
|
||||||
head = ll_insert(head, 'Methody', '221-112')
|
|
||||||
|
|
||||||
head = ll_insert(head, 'Kiril', '112-221')
|
|
||||||
|
|
||||||
print(f"======= END TEST =======\n\n\n")
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def ll_find(head, name):
|
|
||||||
curent = head
|
|
||||||
while curent is not None:
|
|
||||||
if curent['name'] == name:
|
|
||||||
return curent['phone']
|
|
||||||
curent = curent['next']
|
|
||||||
return None
|
|
||||||
|
|
||||||
print("====== TESTING ll_find FUNC ======")
|
|
||||||
|
|
||||||
print("Ivan`s phone: "+ ll_find(head, 'Ivan'))
|
|
||||||
|
|
||||||
print("Dima`s phone: "+ ll_find(head, 'Dima'))
|
|
||||||
|
|
||||||
print("Boris phone: "+ ll_find(head, 'Boris'))
|
|
||||||
|
|
||||||
print(f"====== END TEST ======\n\n\n")
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def ll_delete(head, name):
|
|
||||||
if head is None:
|
|
||||||
return None
|
|
||||||
|
|
||||||
if head['name'] == name:
|
|
||||||
return head['next']
|
|
||||||
|
|
||||||
prev = head
|
|
||||||
curent = head['next']
|
|
||||||
while curent is not None:
|
|
||||||
if curent['name'] == name:
|
|
||||||
prev['next'] = curent['next']
|
|
||||||
return head
|
|
||||||
prev = curent
|
|
||||||
curent = curent['next']
|
|
||||||
return head
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
print("====== TEST ll_delete FUNC ======")
|
|
||||||
|
|
||||||
print("Del of Dima:", ll_delete(head, 'Dima'))
|
|
||||||
|
|
||||||
print("====== END TEST ======")
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def ll_list_all(head):
|
|
||||||
records = []
|
|
||||||
curent = head
|
|
||||||
while curent is not None:
|
|
||||||
records.append((curent['name'],curent['phone']))
|
|
||||||
curent = curent['next']
|
|
||||||
records.sort(key=lambda pair: pair[0])
|
|
||||||
return records
|
|
||||||
|
|
||||||
print(f"\n\n\n\n")
|
|
||||||
|
|
||||||
print("====== TESTING ll_list_all FUNC ======")
|
|
||||||
|
|
||||||
print(ll_list_all(head))
|
|
||||||
|
|
||||||
print("====== END ======")
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
#============================== HASH FUNCTIONS =========================
|
|
||||||
SIZE = 5
|
|
||||||
buckets = [None] * SIZE
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def hash_function(name, size):
|
|
||||||
return hash(name) % size
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def ht_insert(buckets, name, phone):
|
|
||||||
index = hash_function(name, len(buckets))
|
|
||||||
head = buckets[index]
|
|
||||||
new_head = ll_insert(head, name, phone)
|
|
||||||
buckets[index] = new_head
|
|
||||||
return buckets
|
|
||||||
|
|
||||||
print(f"\n\n\n ====== TEST INSERT HASH ======")
|
|
||||||
print(buckets)
|
|
||||||
ht_insert(buckets, "Ivan", "123-456")
|
|
||||||
print(buckets)
|
|
||||||
ht_insert(buckets, "Dima", "789-123")
|
|
||||||
print(buckets)
|
|
||||||
ht_insert(buckets, "Boris", "456-789")
|
|
||||||
print(buckets)
|
|
||||||
print("====== END TEST ======\n\n\n")
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def ht_find(buckets, name):
|
|
||||||
index = hash_function(name, len(buckets))
|
|
||||||
head = buckets[index]
|
|
||||||
return ll_find(head, name)
|
|
||||||
|
|
||||||
print("====== TEST FIND HASH FUN ======")
|
|
||||||
print("find by name Ivan: ",ht_find(buckets, "Ivan"))
|
|
||||||
print("find by name Dima: ",ht_find(buckets, "Dima"))
|
|
||||||
print("find by name Boris: ", ht_find(buckets, "Boris"))
|
|
||||||
print("====== END TEST ======\n\n\n")
|
|
||||||
|
|
||||||
def ht_list_all(buckets):
|
|
||||||
all_records = []
|
|
||||||
for head in buckets:
|
|
||||||
current = head
|
|
||||||
while current is not None:
|
|
||||||
all_records.append((current['name'], current['phone']))
|
|
||||||
current = current['next']
|
|
||||||
all_records.sort(key=lambda x: x[0])
|
|
||||||
return all_records
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
print("====== TEST FUNC LIST ALL ======")
|
|
||||||
print(ht_list_all(buckets))
|
|
||||||
print("====== END TEST ======\n\n\n")
|
|
||||||
|
|
||||||
def ht_delete(buckets, name):
|
|
||||||
index = hash_function(name, len(buckets))
|
|
||||||
head = buckets[index]
|
|
||||||
new_head = ll_delete(head, name)
|
|
||||||
buckets[index] = new_head
|
|
||||||
return buckets
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
print("====== GLOBAL TEST FOR HASH BASED FUN ======")
|
|
||||||
buckets = [None] * 10
|
|
||||||
|
|
||||||
ht_insert(buckets, "Ivan", "123-456")
|
|
||||||
print(buckets)
|
|
||||||
ht_insert(buckets, "Boris", "789-012")
|
|
||||||
print(buckets)
|
|
||||||
ht_insert(buckets, "Anna", "345-678")
|
|
||||||
print(buckets)
|
|
||||||
ht_insert(buckets, "Ivan", "111-222") # update
|
|
||||||
print(buckets)
|
|
||||||
|
|
||||||
print("Find Ivan`s phone: ",ht_find(buckets, "Ivan")) # 111-222
|
|
||||||
print("Find Petr`s phone: ",ht_find(buckets, "Petr")) # None
|
|
||||||
|
|
||||||
# Удаляем
|
|
||||||
print("delite Boris from buckets")
|
|
||||||
ht_delete(buckets, "Boris")
|
|
||||||
print("search Boris = ",ht_find(buckets, "Boris")) # None
|
|
||||||
|
|
||||||
# Все записи
|
|
||||||
print("list all records: ",ht_list_all(buckets))
|
|
||||||
print("====== END GLOBAL TEST ======\n\n\n")
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
# ======================== TREE FUNC ====================
|
|
||||||
|
|
||||||
def create_node(name,phone):
|
|
||||||
return {'name': name, 'phone': phone, 'left': None, 'right': None}
|
|
||||||
|
|
||||||
print("====== START TREE FUNC CHAPTER ======\n\n")
|
|
||||||
print("====== TEST CREATE NODE FUNC ======")
|
|
||||||
root = create_node('Ivan', '123-456')
|
|
||||||
print("Create Ivan node: ",root)
|
|
||||||
print("====== END TEST ====== \n\n\n")
|
|
||||||
|
|
||||||
def bst_insert(root, name, phone):
|
|
||||||
if root is None:
|
|
||||||
return create_node(name, phone)
|
|
||||||
|
|
||||||
if name == root['name']:
|
|
||||||
root['phone'] = phone
|
|
||||||
elif name < root['name']:
|
|
||||||
root['left'] = bst_insert(root['left'], name, phone)
|
|
||||||
else:
|
|
||||||
root['right'] = bst_insert(root['right'], name , phone)
|
|
||||||
return root
|
|
||||||
|
|
||||||
print("====== TEST INSERT FUNC ======")
|
|
||||||
root = bst_insert(root, 'Dima', '456-789')
|
|
||||||
print("add Dima: ", root)
|
|
||||||
root = bst_insert(root, 'Boris', '789-123')
|
|
||||||
print("add Boris: ", root)
|
|
||||||
root = bst_insert(root, 'Eva', '321-123')
|
|
||||||
print("add Eva: ", root)
|
|
||||||
print("====== END TEST =======\n\n\n")
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def bst_find(root, name):
|
|
||||||
if root is None:
|
|
||||||
return None
|
|
||||||
if name == root['name']:
|
|
||||||
return root['phone']
|
|
||||||
elif name<root['name']:
|
|
||||||
return bst_find(root['left'], name)
|
|
||||||
else:
|
|
||||||
return bst_find(root['right'], name)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
print("====== START FIND TEST ======")
|
|
||||||
print("search by Ivan`s phone: ", bst_find(root, 'Ivan'))
|
|
||||||
print("search by Eva`s phone: ", bst_find(root,'Eva'))
|
|
||||||
print("====== END TEST ====== \n\n\n")
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def find_min(node):
|
|
||||||
while node['left'] is not None:
|
|
||||||
node = node['left']
|
|
||||||
return node
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def bst_delete(root,name):
|
|
||||||
if root is None:
|
|
||||||
return None
|
|
||||||
|
|
||||||
if name< root['name']:
|
|
||||||
root['left'] = bst_delete(root['left'], name)
|
|
||||||
elif name > root['name']:
|
|
||||||
root['right'] = bst_delete(root['right'], name)
|
|
||||||
|
|
||||||
else:
|
|
||||||
if root['left'] is None:
|
|
||||||
return root['right']
|
|
||||||
if root['right'] is None:
|
|
||||||
return root['left']
|
|
||||||
|
|
||||||
min_node = find_min(root['right'])
|
|
||||||
root['name'] = min_node['name']
|
|
||||||
root['phone'] = min_node['phone']
|
|
||||||
|
|
||||||
root['right'] = bst_delete(root['right'], min_node['name'])
|
|
||||||
return root
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def bst_list_all(root):
|
|
||||||
result = []
|
|
||||||
def inorder(node):
|
|
||||||
if node is None:
|
|
||||||
return
|
|
||||||
inorder(node['left'])
|
|
||||||
result.append((node['name'], node['phone']))
|
|
||||||
inorder(node['right'])
|
|
||||||
inorder(root)
|
|
||||||
return result
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
print("====== GLOBAL TEST TREES ======")
|
|
||||||
root = None
|
|
||||||
|
|
||||||
root = bst_insert(root, "Ivan", "123-456")
|
|
||||||
print("add Ivan: ", root)
|
|
||||||
root = bst_insert(root, "Boris", "789-012")
|
|
||||||
print("add Boris: ", root)
|
|
||||||
root = bst_insert(root, "Anna", "345-678")
|
|
||||||
print("add Anna: ", root)
|
|
||||||
root = bst_insert(root, "Ivan", "111-222") # обновление
|
|
||||||
print("update Ivan: ", root)
|
|
||||||
|
|
||||||
print("Find Ivan`s phone: ",bst_find(root, "Ivan")) # 111-222
|
|
||||||
print("Find Peter`s phone: ",bst_find(root, "Petr")) # None
|
|
||||||
|
|
||||||
root = bst_delete(root, "Boris")
|
|
||||||
print("Del Boris")
|
|
||||||
print("Find Boris: ",bst_find(root, "Boris")) # None
|
|
||||||
|
|
||||||
print("Find ALL: ",bst_list_all(root)) # [('Anna','345-678'), ('Ivan','111-222')]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
print("====== END TEST ======")
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
# ======================== EXPEREMENT CHAPTER ========================
|
|
||||||
import random
|
|
||||||
import time
|
|
||||||
import csv
|
|
||||||
import sys
|
|
||||||
sys.setrecursionlimit(20000)
|
|
||||||
|
|
||||||
def generate_records(n, seed=42):
|
|
||||||
random.seed(seed)
|
|
||||||
records = []
|
|
||||||
for i in range(1, n+1):
|
|
||||||
name = f"User_{i:05d}"
|
|
||||||
phone = f"{random.randint(100,999)}-{random.randint(1000,9999)}"
|
|
||||||
records.append((name, phone))
|
|
||||||
return records
|
|
||||||
|
|
||||||
def prepare_datasets(base_records):
|
|
||||||
shuffled = base_records.copy()
|
|
||||||
random.shuffle(shuffled)
|
|
||||||
sorted_records = sorted(base_records, key=lambda x: x[0])
|
|
||||||
return shuffled, sorted_records
|
|
||||||
|
|
||||||
def run_experiment(struct_funcs, records, mode_name, repeats=5):
|
|
||||||
results = []
|
|
||||||
for rep in range(repeats):
|
|
||||||
struct = struct_funcs['create']()
|
|
||||||
|
|
||||||
# enter all records
|
|
||||||
start = time.perf_counter()
|
|
||||||
for name, phone in records:
|
|
||||||
struct = struct_funcs['insert'](struct, name, phone)
|
|
||||||
end = time.perf_counter()
|
|
||||||
insert_time = end - start
|
|
||||||
|
|
||||||
# search for 110 records (100 real + 10 None)
|
|
||||||
existing_names = [name for name, _ in records]
|
|
||||||
sample_existing = random.sample(existing_names, 100)
|
|
||||||
nonexistent = [f"None_{i}" for i in range(10)]
|
|
||||||
search_names = sample_existing + nonexistent
|
|
||||||
random.shuffle(search_names)
|
|
||||||
|
|
||||||
start = time.perf_counter()
|
|
||||||
for name in search_names:
|
|
||||||
_ = struct_funcs['find'](struct, name)
|
|
||||||
end = time.perf_counter()
|
|
||||||
find_time = end - start
|
|
||||||
|
|
||||||
# delete 10 random records
|
|
||||||
to_delete = random.sample(existing_names, 10)
|
|
||||||
start = time.perf_counter()
|
|
||||||
for name in to_delete:
|
|
||||||
struct = struct_funcs['delete'](struct, name)
|
|
||||||
end = time.perf_counter()
|
|
||||||
delete_time = end - start
|
|
||||||
|
|
||||||
results.append({
|
|
||||||
'structure': struct_funcs['name'],
|
|
||||||
'mode': mode_name,
|
|
||||||
'repetition': rep+1,
|
|
||||||
'insert_time': insert_time,
|
|
||||||
'find_time': find_time,
|
|
||||||
'delete_time': delete_time
|
|
||||||
})
|
|
||||||
return results
|
|
||||||
|
|
||||||
def main():
|
|
||||||
N = 1000
|
|
||||||
base_records = generate_records(N)
|
|
||||||
shuffled, sorted_records = prepare_datasets(base_records)
|
|
||||||
|
|
||||||
structures = {
|
|
||||||
'LinkedList': {
|
|
||||||
'name': 'LinkedList',
|
|
||||||
'create': lambda: None,
|
|
||||||
'insert': ll_insert,
|
|
||||||
'find': ll_find,
|
|
||||||
'delete': ll_delete,
|
|
||||||
'list_all': ll_list_all
|
|
||||||
},
|
|
||||||
'HashTable': {
|
|
||||||
'name': 'HashTable',
|
|
||||||
'create': lambda: [None] * 10,
|
|
||||||
'insert': ht_insert,
|
|
||||||
'find': ht_find,
|
|
||||||
'delete': ht_delete,
|
|
||||||
'list_all': ht_list_all
|
|
||||||
},
|
|
||||||
'BST': {
|
|
||||||
'name': 'BST',
|
|
||||||
'create': lambda: None,
|
|
||||||
'insert': bst_insert,
|
|
||||||
'find': bst_find,
|
|
||||||
'delete': bst_delete,
|
|
||||||
'list_all': bst_list_all
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
all_results = []
|
|
||||||
repeats = 5
|
|
||||||
|
|
||||||
for struct_name, funcs in structures.items():
|
|
||||||
print(f"Testing {struct_name} on random order...")
|
|
||||||
res = run_experiment(funcs, shuffled, 'random', repeats)
|
|
||||||
all_results.extend(res)
|
|
||||||
|
|
||||||
print(f"Testing {struct_name} in sorted order...")
|
|
||||||
res = run_experiment(funcs, sorted_records, 'sorted', repeats)
|
|
||||||
all_results.extend(res)
|
|
||||||
|
|
||||||
with open('experiment_results.csv', 'w', newline='', encoding='utf-8') as f:
|
|
||||||
writer = csv.writer(f)
|
|
||||||
writer.writerow(['Structure', 'Mode', 'Repeat', 'Insert (sec)', 'Search (sec)', 'Delete (sec)'])
|
|
||||||
for r in all_results:
|
|
||||||
writer.writerow([
|
|
||||||
r['structure'],
|
|
||||||
r['mode'],
|
|
||||||
r['repetition'],
|
|
||||||
f"{r['insert_time']:.6f}",
|
|
||||||
f"{r['find_time']:.6f}",
|
|
||||||
f"{r['delete_time']:.6f}"
|
|
||||||
])
|
|
||||||
|
|
||||||
print("The experiment is complete. The results are saved in experiment_results.csv.")
|
|
||||||
|
|
||||||
if __name__ == '__main__':
|
|
||||||
main()
|
|
||||||
|
|
@ -1,31 +0,0 @@
|
||||||
Structure,Mode,Repeat,Insert (sec),Search (sec),Delete (sec)
|
|
||||||
LinkedList,random,1,0.140358,0.007040,0.000844
|
|
||||||
LinkedList,random,2,0.138009,0.009197,0.000413
|
|
||||||
LinkedList,random,3,0.114717,0.009266,0.000744
|
|
||||||
LinkedList,random,4,0.117224,0.006914,0.000531
|
|
||||||
LinkedList,random,5,0.136302,0.010432,0.000582
|
|
||||||
LinkedList,sorted,1,0.106921,0.007845,0.000566
|
|
||||||
LinkedList,sorted,2,0.116404,0.015005,0.004900
|
|
||||||
LinkedList,sorted,3,0.125122,0.006956,0.000708
|
|
||||||
LinkedList,sorted,4,0.122401,0.004220,0.000474
|
|
||||||
LinkedList,sorted,5,0.111422,0.008343,0.000551
|
|
||||||
HashTable,random,1,0.025442,0.004652,0.000078
|
|
||||||
HashTable,random,2,0.035477,0.000985,0.000091
|
|
||||||
HashTable,random,3,0.015387,0.001249,0.000298
|
|
||||||
HashTable,random,4,0.014196,0.001167,0.000096
|
|
||||||
HashTable,random,5,0.013819,0.000910,0.000094
|
|
||||||
HashTable,sorted,1,0.013713,0.000897,0.000060
|
|
||||||
HashTable,sorted,2,0.016816,0.001013,0.000116
|
|
||||||
HashTable,sorted,3,0.018408,0.001019,0.000084
|
|
||||||
HashTable,sorted,4,0.014490,0.000886,0.000093
|
|
||||||
HashTable,sorted,5,0.012493,0.000867,0.000075
|
|
||||||
BST,random,1,0.006755,0.000468,0.000065
|
|
||||||
BST,random,2,0.006454,0.000380,0.000052
|
|
||||||
BST,random,3,0.003348,0.000266,0.000033
|
|
||||||
BST,random,4,0.004785,0.000379,0.000053
|
|
||||||
BST,random,5,0.005253,0.000438,0.000083
|
|
||||||
BST,sorted,1,0.331066,0.028260,0.002915
|
|
||||||
BST,sorted,2,0.342009,0.025769,0.003155
|
|
||||||
BST,sorted,3,0.282425,0.031293,0.002984
|
|
||||||
BST,sorted,4,0.313816,0.022712,0.002957
|
|
||||||
BST,sorted,5,0.287008,0.032645,0.002415
|
|
||||||
|
|
|
@ -1,44 +0,0 @@
|
||||||
import pandas as pd
|
|
||||||
import matplotlib.pyplot as plt
|
|
||||||
import numpy as np
|
|
||||||
|
|
||||||
# Загрузка данных
|
|
||||||
df = pd.read_csv('experiment_results.csv')
|
|
||||||
|
|
||||||
# Усреднение по повторам
|
|
||||||
mean_times = df.groupby(['Structure', 'Mode'])[['Insert (sec)', 'Search (sec)', 'Delete (sec)']].mean().reset_index()
|
|
||||||
|
|
||||||
# Подготовка данных для графиков
|
|
||||||
structures = mean_times['Structure'].unique()
|
|
||||||
modes = mean_times['Mode'].unique()
|
|
||||||
|
|
||||||
# Создание трех графиков (вставка, поиск, удаление)
|
|
||||||
fig, axes = plt.subplots(1, 3, figsize=(15, 5))
|
|
||||||
|
|
||||||
operations = ['Insert (sec)', 'Search (sec)', 'Delete (sec)']
|
|
||||||
titles = ['Вставка', 'Поиск', 'Удаление']
|
|
||||||
|
|
||||||
for ax, op, title in zip(axes, operations, titles):
|
|
||||||
# Для каждой структуры строим две колонки (random, sorted)
|
|
||||||
x = np.arange(len(structures))
|
|
||||||
width = 0.35
|
|
||||||
|
|
||||||
random_vals = []
|
|
||||||
sorted_vals = []
|
|
||||||
for s in structures:
|
|
||||||
random_row = mean_times[(mean_times['Structure']==s) & (mean_times['Mode']=='random')]
|
|
||||||
sorted_row = mean_times[(mean_times['Structure']==s) & (mean_times['Mode']=='sorted')]
|
|
||||||
random_vals.append(random_row[op].values[0] if not random_row.empty else 0)
|
|
||||||
sorted_vals.append(sorted_row[op].values[0] if not sorted_row.empty else 0)
|
|
||||||
|
|
||||||
ax.bar(x - width/2, random_vals, width, label='Случайный')
|
|
||||||
ax.bar(x + width/2, sorted_vals, width, label='Отсортированный')
|
|
||||||
ax.set_xticks(x)
|
|
||||||
ax.set_xticklabels(structures)
|
|
||||||
ax.set_ylabel('Время (сек)')
|
|
||||||
ax.set_title(title)
|
|
||||||
ax.legend()
|
|
||||||
|
|
||||||
plt.tight_layout()
|
|
||||||
plt.savefig('../../performance_comparison.png', dpi=150)
|
|
||||||
plt.show()
|
|
||||||
Binary file not shown.
|
Before Width: | Height: | Size: 60 KiB |
|
|
@ -1,60 +0,0 @@
|
||||||
# Отчёт по лабораторной работе "Структуры данных"
|
|
||||||
|
|
||||||
## 1. Введение
|
|
||||||
В рамках работы были реализованы три структуры данных для хранения телефонного справочника: связный список, хеш-таблица и двоичное дерево поиска. Проведено экспериментальное сравнение производительности операций вставки, поиска и удаления на наборе из **10 000 записей**. Для каждой структуры тестирование выполнялось на двух вариантах входных данных: случайный порядок и отсортированный по имени. Каждый эксперимент повторялся 5 раз, результаты усреднены.
|
|
||||||
|
|
||||||
## 2. Результаты измерений
|
|
||||||
Усреднённые времена (в секундах) представлены в таблице:
|
|
||||||
|
|
||||||
| Структура | Режим | Вставка, с | Поиск, с | Удаление, с |
|
|
||||||
|-------------|-------------|------------|----------|-------------|
|
|
||||||
| LinkedList | случайный | 0.1143 | 0.0078 | 0.00065 |
|
|
||||||
| LinkedList | сортир. | 0.1124 | 0.0068 | 0.00065 |
|
|
||||||
| HashTable | случайный | 0.0131 | 0.00109 | 0.000085 |
|
|
||||||
| HashTable | сортир. | 0.0156 | 0.00110 | 0.00014 |
|
|
||||||
| BST | случайный | 0.00532 | 0.000365 | 0.000053 |
|
|
||||||
| BST | сортир. | 0.303 | 0.0230 | 0.00268 |
|
|
||||||
|
|
||||||
Графическое представление результатов приведено на рисунке ниже.
|
|
||||||
|
|
||||||

|
|
||||||
|
|
||||||
## 3. Анализ результатов
|
|
||||||
|
|
||||||
### 3.1. Влияние порядка данных на BST
|
|
||||||
При вставке элементов в отсортированном порядке двоичное дерево поиска вырождается в линейный список – все новые узлы добавляются только в правое поддерево. Высота дерева становится равной количеству элементов, и сложность всех операций возрастает до **O(n)**. Эксперимент подтверждает это:
|
|
||||||
- Вставка в BST на отсортированных данных заняла **0.303 с**, что в **57 раз** больше, чем на случайных (0.00532 с).
|
|
||||||
- Время вставки на отсортированных данных даже превышает показатели связного списка (0.112 с), что объясняется дополнительными накладными расходами на рекурсивные вызовы.
|
|
||||||
- Поиск и удаление также замедлились примерно в 60 раз по сравнению со случайным режимом.
|
|
||||||
|
|
||||||
### 3.2. Устойчивость хеш-таблицы к порядку
|
|
||||||
Хеш-таблица использует хеш-функцию, которая равномерно распределяет ключи по корзинам независимо от порядка поступления. Поэтому производительность операций практически не зависит от того, в каком порядке приходят данные:
|
|
||||||
- В случайном и отсортированном режимах времена вставки (0.0131 и 0.0156 с) и поиска (около 0.0011 с) близки.
|
|
||||||
- Небольшие колебания могут быть вызваны случайным распределением коллизий.
|
|
||||||
- Это соответствует ожидаемой средней сложности **O(1)**.
|
|
||||||
|
|
||||||
### 3.3. Медлительность связного списка при поиске
|
|
||||||
Связный список не обеспечивает прямого доступа к элементам – для поиска необходимо просматривать узлы последовательно, что даёт сложность **O(n)**. В эксперименте:
|
|
||||||
- Время поиска в списке (~0.007 с) на порядок больше, чем в хеш-таблице (0.0011 с) и BST на случайных данных (0.00037 с).
|
|
||||||
- При увеличении объёма данных эта разница будет только расти.
|
|
||||||
- Вставка в список также относительно медленна (0.11 с), так как требует прохода до конца (хотя обновление существующего имени выполняется быстрее, но в тесте все имена уникальны, поэтому каждая вставка проходит весь список).
|
|
||||||
|
|
||||||
### 3.4. Сравнение удаления
|
|
||||||
- **Связный список**: удаление требует сначала найти элемент (O(n)), затем переставить ссылки (O(1)). Время удаления (0.00065 с) близко ко времени поиска, что логично.
|
|
||||||
- **Хеш-таблица**: удаление выполняется за O(1) в среднем – сначала определяется корзина, затем из короткого списка удаляется элемент. Время удаления (0.000085–0.00014 с) значительно меньше, чем в списке.
|
|
||||||
- **BST**: на случайных данных удаление очень быстрое (0.000053 с) благодаря логарифмической высоте. На отсортированных данных время возрастает до 0.00268 с (в 50 раз), что отражает деградацию до O(n).
|
|
||||||
|
|
||||||
## 4. Выводы и рекомендации по выбору структуры
|
|
||||||
|
|
||||||
На основе полученных результатов можно сформулировать следующие рекомендации:
|
|
||||||
|
|
||||||
- **Хеш-таблица** – оптимальный выбор, если требуется максимальная скорость поиска, вставки и удаления, а порядок хранения не важен. Примеры: реализация словарей, кэшей, индексов по ключу. В эксперименте хеш-таблица показала стабильно высокую производительность во всех режимах.
|
|
||||||
|
|
||||||
- **Двоичное дерево поиска** – следует применять, когда необходимо получать данные в отсортированном порядке (например, вывод телефонного справочника по алфавиту). Однако важно учитывать, что при поступлении отсортированных данных дерево вырождается, и производительность резко падает. В таких случаях лучше использовать сбалансированные деревья (AVL, красно-чёрные). В эксперименте BST на случайных данных показал отличные результаты, близкие к хеш-таблице, а на отсортированных – стал самым медленным.
|
|
||||||
|
|
||||||
- **Связный список** – практически непригоден для больших объёмов данных из-за линейной сложности основных операций. Может использоваться лишь для очень маленьких коллекций, при частых вставках в начало списка (здесь не рассматривалось) или в учебных целях.
|
|
||||||
|
|
||||||
Таким образом, для реальных задач чаще всего выбирают хеш-таблицы или сбалансированные деревья в зависимости от требований к упорядоченности данных.
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
I use arch BTW
|
|
||||||
|
|
@ -1 +0,0 @@
|
||||||
hi
|
|
||||||
|
|
@ -1 +0,0 @@
|
||||||
|
|
||||||
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
|
|
@ -1 +0,0 @@
|
||||||
428
|
|
||||||
|
|
@ -1 +0,0 @@
|
||||||
428b
|
|
||||||
|
|
@ -1 +0,0 @@
|
||||||
427.txt
|
|
||||||
|
|
@ -1 +0,0 @@
|
||||||
427.txt
|
|
||||||
|
|
@ -1 +0,0 @@
|
||||||
|
|
||||||
BIN
ProninVV/427.md
BIN
ProninVV/427.md
Binary file not shown.
Binary file not shown.
338
README.md
338
README.md
|
|
@ -14,11 +14,9 @@
|
||||||
|
|
||||||
**Название пулл-реквеста должно начинаться с квадратных скобок, в которых перечислены номера сдаваемых лабораторных работ. Не больше одного активного реквеста, если надо довнести -- надо обновить текущий.**
|
**Название пулл-реквеста должно начинаться с квадратных скобок, в которых перечислены номера сдаваемых лабораторных работ. Не больше одного активного реквеста, если надо довнести -- надо обновить текущий.**
|
||||||
|
|
||||||
### Крайний срок приема работ 27.05.2026 в 10:00 ~~25.05.2026 до 14:00~~
|
### Крайний срок приема работ 25.05.2026 до 14:00
|
||||||
#### (поправочный на $\pi$, 19:00 26.05.2026, и на следующий рабочий день)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
## Задание 1 -- репозиторий
|
||||||
## Задание 0 -- репозиторий [отдельный срок на создание PR с папкой: 28.02.2026]
|
|
||||||
|
|
||||||
0. Создай пользователя (логин — фамилия+инициалы слитно транслитом, как в терминал-классе).
|
0. Создай пользователя (логин — фамилия+инициалы слитно транслитом, как в терминал-классе).
|
||||||
|
|
||||||
|
|
@ -45,340 +43,12 @@
|
||||||
|
|
||||||
6. Отправь ветку **в свой форк** на Gitea:
|
6. Отправь ветку **в свой форк** на Gitea:
|
||||||
```bash
|
```bash
|
||||||
git push origin
|
git push origin IvanovII
|
||||||
```
|
```
|
||||||
|
|
||||||
если просит, перед этим сделать git push --set-upstream origin
|
|
||||||
|
|
||||||
7. **Создай запрос на слияние (Pull Request):** На Gitea перейди в свой форк, выбери ветку `IvanovII`, нажмите **Запрос на слияние**. Убедитесь, что:
|
7. **Создай запрос на слияние (Pull Request):** На Gitea перейди в свой форк, выбери ветку `IvanovII`, нажмите **Запрос на слияние**. Убедитесь, что:
|
||||||
- Базовый репозиторий: **учебный** (преподавателя)
|
- Базовый репозиторий: **учебный** (преподавателя)
|
||||||
- Базовая ветка: **develop**
|
- Базовая ветка: **develop**
|
||||||
- Сравниваемая ветка: **свой форк / IvanovII**
|
- Сравниваемая ветка: **свой форк / IvanovII**
|
||||||
|
|
||||||
8. Отправь PR.
|
8. Отправь PR.
|
||||||
|
|
||||||
## Задание 1 -- структуры данных
|
|
||||||
***Напоминание: под каждое задание вы создаете отдельную ветку***
|
|
||||||
|
|
||||||
>Для оформления результатов заведи папку **docs** в своей папке и сохраняй туда отчет (в любом формате от .doc до .md, а то и .jpnb). Вспомогательные файлы клади в подпапку **data** внутри **docs**
|
|
||||||
|
|
||||||
**Цель работы**
|
|
||||||
|
|
||||||
Реализовать три различные структуры данных «с нуля», применить их для хранения записей телефонного справочника и экспериментально сравнить производительность основных операций. Вы должны собственными руками написать код, чтобы понять внутреннее устройство связного списка, хеш-таблицы и двоичного дерева поиска, а также осознать их сильные и слабые стороны на практике.
|
|
||||||
|
|
||||||
**!! Задание выполнять в структурной (процедурной) парадигме, не используя классы. Главное реализовать структуры данных «руками» и сравнить их производительность.**
|
|
||||||
|
|
||||||
### Базовые операции (обязательны для всех):
|
|
||||||
|
|
||||||
`insert(name, phone)` -- добавить или обновить запись.
|
|
||||||
|
|
||||||
`find(name)` -- phone или None.
|
|
||||||
|
|
||||||
`delete(name)` -- удалить запись, игнорировать отсутствие.
|
|
||||||
|
|
||||||
`list_all()` -- список всех записей, отсортированный по имени (для BST in‑order обход; для списка и хеш‑таблицы — собрать и отсортировать явно).
|
|
||||||
|
|
||||||
#### 1. Связный список (LinkedListPhoneBook)
|
|
||||||
|
|
||||||
Узел представляется словарём: `{'name': 'Имя', 'phone': '123', 'next': None}.`
|
|
||||||
|
|
||||||
**Функции:**
|
|
||||||
|
|
||||||
`def ll_insert(head, name, phone)` — проходит до конца (или сразу добавляет в конец) и возвращает новую голову (если вставка в начало) или изменяет список по ссылке. Удобнее возвращать новую голову, если вставка может быть в начало.
|
|
||||||
|
|
||||||
`def ll_find(head, name)` — ищет узел, возвращает телефон или None.
|
|
||||||
|
|
||||||
`def ll_delete(head, name)` — удаляет узел, возвращает новую голову.
|
|
||||||
|
|
||||||
`def ll_list_all(head)` — собирает все записи в список и сортирует (сортировка вынесена отдельно).
|
|
||||||
|
|
||||||
#### 2. Хеш-таблица
|
|
||||||
Хранится как список buckets фиксированной длины, каждый элемент — голова связного списка (или None).
|
|
||||||
|
|
||||||
**Функции:**
|
|
||||||
|
|
||||||
`def ht_insert(buckets, name, phone)` — вычисляет индекс, вызывает ll_insert для соответствующего бакета.
|
|
||||||
|
|
||||||
Аналогично `ht_find, ht_delete, ht_list_all` (последняя собирает все записи из всех бакетов и сортирует).
|
|
||||||
|
|
||||||
#### 3. Двоичное дерево поиска
|
|
||||||
Узел — словарь: `{'name': 'Имя', 'phone': '123', 'left': None, 'right': None}.`
|
|
||||||
|
|
||||||
**Функции:**
|
|
||||||
|
|
||||||
`def bst_insert(root, name, phone)` — рекурсивно или итеративно вставляет, возвращает новый корень (если корень меняется).
|
|
||||||
|
|
||||||
`def bst_find(root, name)` — поиск.
|
|
||||||
|
|
||||||
`def bst_delete(root, name)` — удаление, возвращает новый корень.
|
|
||||||
|
|
||||||
`def bst_list_all(root)` — центрированный обход (рекурсивно собирает записи в отсортированном порядке).
|
|
||||||
|
|
||||||
### Экспериментальная часть (подробно об измерении времени)
|
|
||||||
#### 1. Генерация тестовых данных
|
|
||||||
Создайте список records из N элементов (например, N = 10000). Каждый элемент — кортеж (name, phone).
|
|
||||||
|
|
||||||
Имена генерируйте как `f"User_{i:05d}"` (равномерное распределение) или случайные слова из небольшого набора (чтобы были повторения и коллизии). Для проверки влияния порядка подготовьте два варианта одного и того же набора:
|
|
||||||
|
|
||||||
`records_shuffled` — случайный порядок.
|
|
||||||
|
|
||||||
`records_sorted` — отсортированный по имени (по алфавиту).
|
|
||||||
|
|
||||||
#### 2. Инструменты замера времени
|
|
||||||
Используйте модуль **time**:
|
|
||||||
|
|
||||||
```python
|
|
||||||
import time
|
|
||||||
|
|
||||||
start = time.perf_counter()
|
|
||||||
# ... операции ...
|
|
||||||
end = time.perf_counter()
|
|
||||||
elapsed = end - start # время в секундах
|
|
||||||
```
|
|
||||||
|
|
||||||
Для многократных замеров удобен `timeit`, но в этой задаче достаточно просто обернуть код в цикл и усреднить.
|
|
||||||
|
|
||||||
#### 3. Проведение замеров
|
|
||||||
Для каждой структуры данных и для каждого режима входных данных (случайный / отсортированный) выполните:
|
|
||||||
|
|
||||||
- А. Вставка всех записей
|
|
||||||
|
|
||||||
Создайте пустую структуру.
|
|
||||||
|
|
||||||
Засеките время, выполните insert для каждой записи из входного списка.
|
|
||||||
|
|
||||||
Зафиксируйте общее время вставки.
|
|
||||||
|
|
||||||
- Б. Поиск 100 случайных записей
|
|
||||||
|
|
||||||
Возьмите 100 случайных имён из того же набора (гарантированно существующих) и 10 имён, которых нет (например, "None_{i}").
|
|
||||||
|
|
||||||
Засеките время на выполнение всех 110 вызовов find.
|
|
||||||
|
|
||||||
- В. Удаление 50 случайных записей
|
|
||||||
|
|
||||||
Выберите 50 случайных имён из набора.
|
|
||||||
|
|
||||||
Засеките время на выполнение delete для каждого.
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
**!! Важно: после вставки структура остаётся заполненной, поиск и удаление выполняются на ней же. Если нужно повторить замер для другого порядка данных — создавайте новую структуру и заполняйте заново.**
|
|
||||||
|
|
||||||
#### 4. Сохранение результатов
|
|
||||||
|
|
||||||
**!! Каждый эксперимент повторить минимум 5 раз и записывать и среднее время, и все замеры.**
|
|
||||||
|
|
||||||
Соберите все замеры в словарь или список, затем сохраните в CSV-файл:
|
|
||||||
|
|
||||||
```python
|
|
||||||
import csv
|
|
||||||
|
|
||||||
results = [
|
|
||||||
["Структура", "Режим", "Операция", "Время (сек)"],
|
|
||||||
["LinkedList", "случайный", "вставка", 0.123],
|
|
||||||
...
|
|
||||||
]
|
|
||||||
|
|
||||||
with open("results.csv", "w", newline="") as f:
|
|
||||||
writer = csv.writer(f)
|
|
||||||
writer.writerows(results)
|
|
||||||
```
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
#### 5. Анализ результатов
|
|
||||||
Постройте график (столбчатая диаграмма или линейный график) — можно в Excel, Google Sheets или с помощью matplotlib в Python.
|
|
||||||
|
|
||||||
Сравните:
|
|
||||||
|
|
||||||
- Как порядок входных данных влияет на скорость вставки в BST (деградация до O(n) на отсортированных данных).
|
|
||||||
|
|
||||||
- Почему хеш-таблица почти не чувствительна к порядку.
|
|
||||||
|
|
||||||
- Почему связный список всегда медленен при поиске.
|
|
||||||
|
|
||||||
- Как удаление работает в каждой структуре.
|
|
||||||
|
|
||||||
* Вывод должен содержать ответ на вопрос: какую структуру и для каких задач (частые вставки, частый поиск, необходимость получать данные в порядке) стоит выбирать в реальной жизни.*
|
|
||||||
|
|
||||||
## Задание: Поиск выхода из лабиринта (объектно-ориентированная реализация с паттернами)
|
|
||||||
|
|
||||||
### Цель работы
|
|
||||||
Разработать гибкую, расширяемую программу для загрузки лабиринта из файла, поиска пути от старта до выхода с возможностью выбора алгоритма, визуализации процесса и экспериментального сравнения алгоритмов. В ходе работы необходимо применить минимум 3 паттерна проектирования из списка GoF, обосновать их выбор и продемонстрировать преимущества такой архитектуры.
|
|
||||||
|
|
||||||
### Общая схема приложения (пример)
|
|
||||||
|
|
||||||
```mermaid
|
|
||||||
classDiagram
|
|
||||||
class Maze {
|
|
||||||
-Cell[] cells
|
|
||||||
-int width, height
|
|
||||||
-Cell start
|
|
||||||
-Cell exit
|
|
||||||
+getCell(x,y): Cell
|
|
||||||
+getNeighbors(cell): List~Cell~
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
class Cell {
|
|
||||||
-int x, y
|
|
||||||
-bool isWall
|
|
||||||
-bool isStart
|
|
||||||
-bool isExit
|
|
||||||
+isPassable(): bool
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
class MazeBuilder {
|
|
||||||
<<interface>>
|
|
||||||
+buildFromFile(filename): Maze
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
class TextFileMazeBuilder {
|
|
||||||
+buildFromFile(filename): Maze
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
class PathFindingStrategy {
|
|
||||||
<<interface>>
|
|
||||||
+findPath(maze, start, exit): List~Cell~
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
class BFSStrategy
|
|
||||||
class DFSStrategy
|
|
||||||
class AStarStrategy
|
|
||||||
class DijkstraStrategy
|
|
||||||
|
|
||||||
class SearchStats {
|
|
||||||
+timeMs: float
|
|
||||||
+visitedCells: int
|
|
||||||
+pathLength: int
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
class MazeSolver {
|
|
||||||
-Maze maze
|
|
||||||
-PathFindingStrategy strategy
|
|
||||||
+setStrategy(strategy)
|
|
||||||
+solve(): SearchStats
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
class Command {
|
|
||||||
<<interface>>
|
|
||||||
+execute()
|
|
||||||
+undo()
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
class MoveCommand {
|
|
||||||
-Player player
|
|
||||||
-Direction dir
|
|
||||||
-Cell previousCell
|
|
||||||
+execute()
|
|
||||||
+undo()
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
class Player {
|
|
||||||
-Cell currentCell
|
|
||||||
+moveTo(cell)
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
class Observer {
|
|
||||||
<<interface>>
|
|
||||||
+update(event)
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
class ConsoleView {
|
|
||||||
+update(event)
|
|
||||||
+render(maze, player, path)
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
MazeBuilder <|.. TextFileMazeBuilder
|
|
||||||
MazeBuilder --> Maze : creates
|
|
||||||
PathFindingStrategy <|.. BFSStrategy
|
|
||||||
PathFindingStrategy <|.. DFSStrategy
|
|
||||||
PathFindingStrategy <|.. AStarStrategy
|
|
||||||
PathFindingStrategy <|.. DijkstraStrategy
|
|
||||||
MazeSolver --> PathFindingStrategy : uses
|
|
||||||
MazeSolver --> Maze : uses
|
|
||||||
Command <|.. MoveCommand
|
|
||||||
MoveCommand --> Player
|
|
||||||
Player --> Cell
|
|
||||||
Observer <|.. ConsoleView
|
|
||||||
MazeSolver --> Observer : notifies
|
|
||||||
```
|
|
||||||
|
|
||||||
### Выполнение
|
|
||||||
|
|
||||||
#### Этап 1. Модель лабиринта (без паттернов, просто классы)
|
|
||||||
**Задача:** Создать классы `Cell` и `Maze`, которые представляют карту лабиринта.
|
|
||||||
- `Cell` хранит координаты (x, y), флаги `isWall`, `isStart`, `isExit`, метод `isPassable()` (возвращает `True` для прохода, если не стена).
|
|
||||||
- `Maze` хранит двумерный массив клеток, ширину, высоту, ссылки на стартовую и выходную клетку. Методы: `getCell(x, y)`, `getNeighbors(cell)` – возвращает список соседних проходимых клеток (вверх, вниз, влево, вправо, если в пределах границ и не стена).
|
|
||||||
|
|
||||||
**Результат:** Лабиринт можно создать вручную в коде, но загрузку пока не делаем.
|
|
||||||
|
|
||||||
#### Этап 2. Загрузка лабиринта из файла – применение паттерна **Builder**
|
|
||||||
**Задача:** Реализовать загрузку лабиринта из текстового файла, где `#` – стена, ` ` (пробел) – проход, `S` – старт, `E` – выход.
|
|
||||||
- Создать интерфейс `MazeBuilder` с методом `buildFromFile(filename)`.
|
|
||||||
- Реализовать класс `TextFileMazeBuilder`, который читает файл, парсит символы, создаёт объекты `Cell`, задаёт координаты и флаги, после чего возвращает готовый `Maze`.
|
|
||||||
|
|
||||||
Процесс построения лабиринта сложный (парсинг, валидация, установка старта/выхода). Builder скрывает детали создания от клиента. В будущем можно легко добавить другой формат (например, JSON или бинарный) через новую реализацию `MazeBuilder`.
|
|
||||||
|
|
||||||
#### Этап 3. Стратегии поиска пути – паттерн **Strategy**
|
|
||||||
**Задача:** Реализовать семейство алгоритмов поиска пути от старта до выхода.
|
|
||||||
- Создать интерфейс `PathFindingStrategy` с методом `findPath(maze, start, exit)`, возвращающим список клеток пути (от старта до выхода включительно) или пустой список, если пути нет.
|
|
||||||
- Реализовать минимум 3 стратегии:
|
|
||||||
- **BFS** (поиск в ширину) – гарантирует кратчайший путь по количеству шагов.
|
|
||||||
- **DFS** (поиск в глубину) – быстрый, но не обязательно кратчайший.
|
|
||||||
- **A*** (с эвристикой, например, манхэттенское расстояние) – компромисс между скоростью и оптимальностью.
|
|
||||||
- (Опционально) **Дейкстра** – полезна для взвешенных лабиринтов, но в базовом варианте все шаги имеют вес 1, тогда она совпадает с BFS.
|
|
||||||
|
|
||||||
Каждая стратегия возвращает путь. Для BFS/DFS используйте очередь/стек, для A* – приоритетную очередь (heapq). Важно: алгоритмы не должны модифицировать сам лабиринт, только читать состояние клеток.
|
|
||||||
|
|
||||||
Strategy позволяет легко переключать алгоритмы во время выполнения, не меняя код остальной программы. Новый алгоритм можно добавить, реализовав интерфейс.
|
|
||||||
|
|
||||||
#### Этап 4. Класс-оркестратор – **MazeSolver** (использует Strategy)
|
|
||||||
**Задача:** Создать класс, который принимает лабиринт и стратегию, выполняет поиск и собирает статистику.
|
|
||||||
- `MazeSolver` содержит поля `maze` и `strategy`.
|
|
||||||
- Метод `setStrategy(strategy)` для динамической смены алгоритма.
|
|
||||||
- Метод `solve()` вызывает `strategy.findPath(...)` и возвращает объект `SearchStats` (время выполнения в миллисекундах, количество посещённых клеток, длина найденного пути).
|
|
||||||
- Для замера времени используйте `time.perf_counter()` до и после вызова стратегии.
|
|
||||||
|
|
||||||
#### Этап 5. Визуализация и пошаговое управление – паттерны **Observer** и **Command** (по желанию)
|
|
||||||
**5.1. Наблюдатель (Observer)** – обновление консольного интерфейса.
|
|
||||||
- Создать интерфейс `Observer` с методом `update(event)`, где `event` может быть строкой или объектом с типом события (`"path_found"`, `"move"`, `"maze_loaded"`).
|
|
||||||
- Реализовать класс `ConsoleView`, который отображает лабиринт, текущее положение игрока (если реализован пошаговый режим) и найденный путь. Метод `render(maze, player_position, path)` рисует карту в консоли.
|
|
||||||
- `MazeSolver` (или отдельный контроллер) может иметь список наблюдателей и уведомлять их при изменении состояния.
|
|
||||||
|
|
||||||
**5.2. Команда (Command)** – для пошагового перемещения игрока по найденному пути (или ручного управления).
|
|
||||||
- Создать интерфейс `Command` с методами `execute()` и `undo()`.
|
|
||||||
- Реализовать `MoveCommand`, который принимает игрока (`Player`), направление и изменяет его позицию, сохраняя предыдущую для отмены.
|
|
||||||
- Создать класс `Player`, хранящий текущую клетку.
|
|
||||||
- Консольное меню позволяет вводить команды (W/A/S/D), выполнять `MoveCommand`, при необходимости отменять последний ход (Ctrl+Z). Это опционально, но очень наглядно демонстрирует паттерн.
|
|
||||||
|
|
||||||
*Observer можно реализовать только для вывода сообщений о начале/конце поиска, а Command – для демонстрации undo при ручном исследовании лабиринта.*
|
|
||||||
|
|
||||||
#### Этап 6. Экспериментальная часть (аналогично заданию со структурами данных)
|
|
||||||
**Задача:** Сравнить эффективность реализованных стратегий на лабиринтах разной сложности.
|
|
||||||
1. **Подготовка тестовых лабиринтов:**
|
|
||||||
- Маленький (10×10) с простым путём.
|
|
||||||
- Средний (50×50) с тупиками.
|
|
||||||
- Большой (100×100) с запутанной структурой.
|
|
||||||
- «Пустой» лабиринт (без стен) – для демонстрации максимальной производительности.
|
|
||||||
- «Без выхода» – чтобы проверить обработку отсутствия пути.
|
|
||||||
2. **Замеры:**
|
|
||||||
- Для каждого лабиринта и каждой стратегии запустить `solve()` 5–10 раз, усреднить время, количество посещённых клеток, длину пути.
|
|
||||||
- Записать результаты в CSV: `лабиринт,стратегия,время_мс,посещено_клеток,длина_пути`.
|
|
||||||
3. **Анализ:**
|
|
||||||
- Построить графики для каждого лабиринта.
|
|
||||||
- Проанализировать и написать выводы по итогам (эффективность того или иного алгоритма в разных случаях).
|
|
||||||
|
|
||||||
4. **Дополнительное задание:** Реализовать взвешенные клетки (например, болото – вес 3, песок – вес 2, асфальт – вес 1) и сравнить Дейкстру с A* на взвешенном графе.
|
|
||||||
|
|
||||||
#### Этап 7. Отчёт
|
|
||||||
**Структура отчёта:**
|
|
||||||
1. Описание задачи и выбранных паттернов (с диаграммой классов из Mermaid).
|
|
||||||
2. Листинги ключевых классов (можно выборочно) или ссылка на репозиторий.
|
|
||||||
3. Результаты экспериментов (таблицы, графики).
|
|
||||||
4. Анализ эффективности алгоритмов и применимости паттернов.
|
|
||||||
5. Выводы: как ООП и паттерны помогли сделать код гибким и расширяемым. Что было бы сложно изменить без них.
|
|
||||||
|
|
||||||
### Советы
|
|
||||||
- Для A* самая простая эвристика: `abs(x1 - x2) + abs(y1 - y2)`.
|
|
||||||
- При поиске пути надо хранить предшественников (`parent` для каждой посещённой клетки), чтобы восстановить путь.
|
|
||||||
- Для BFS/DFS используй `deque` (очередь) и `list` (стек).
|
|
||||||
- Визуализацию в консоли можно сделать с помощью `os.system('cls' if os.name == 'nt' else 'clear')` для перерисовки.
|
|
||||||
252
SorokinAD/[1]lab_1/MP_BST.py
Normal file
252
SorokinAD/[1]lab_1/MP_BST.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,252 @@
|
||||||
|
from MP_records import records
|
||||||
|
import random as rd
|
||||||
|
import time
|
||||||
|
import csv
|
||||||
|
import codecs
|
||||||
|
import sys
|
||||||
|
|
||||||
|
sys.setrecursionlimit(15000)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ---------- Binary Search Tree ----------
|
||||||
|
# Узел:
|
||||||
|
# {
|
||||||
|
# "name": name,
|
||||||
|
# "phone": phone,
|
||||||
|
# "left": None,
|
||||||
|
# "right": None
|
||||||
|
# }
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def bst_insert(root, name, phone):
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
Вставляет новую запись или обновляет телефон по имени.
|
||||||
|
Возвращает корень дерева.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
if root is None:
|
||||||
|
return {
|
||||||
|
"name": name,
|
||||||
|
"phone": phone,
|
||||||
|
"left": None,
|
||||||
|
"right": None
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if name == root["name"]:
|
||||||
|
root["phone"] = phone
|
||||||
|
|
||||||
|
elif name < root["name"]:
|
||||||
|
root["left"] = bst_insert(root["left"], name, phone)
|
||||||
|
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
root["right"] = bst_insert(root["right"], name, phone)
|
||||||
|
|
||||||
|
return root
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def bst_find(root, name):
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
Поиск телефона по имени.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
if root is None:
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
|
||||||
|
if name == root["name"]:
|
||||||
|
return root["phone"]
|
||||||
|
|
||||||
|
if name < root["name"]:
|
||||||
|
return bst_find(root["left"], name)
|
||||||
|
|
||||||
|
return bst_find(root["right"], name)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def bst_find_min(node):
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
Возвращает узел с минимальным именем.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
current = node
|
||||||
|
|
||||||
|
while current["left"] is not None:
|
||||||
|
current = current["left"]
|
||||||
|
|
||||||
|
return current
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def bst_delete(root, name):
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
Удаляет запись по имени.
|
||||||
|
Возвращает новый корень дерева.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
if root is None:
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
|
||||||
|
if name < root["name"]:
|
||||||
|
root["left"] = bst_delete(root["left"], name)
|
||||||
|
|
||||||
|
elif name > root["name"]:
|
||||||
|
root["right"] = bst_delete(root["right"], name)
|
||||||
|
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
# Узел без левого потомка
|
||||||
|
if root["left"] is None:
|
||||||
|
return root["right"]
|
||||||
|
|
||||||
|
# Узел без правого потомка
|
||||||
|
if root["right"] is None:
|
||||||
|
return root["left"]
|
||||||
|
|
||||||
|
# Узел с двумя потомками
|
||||||
|
successor = bst_find_min(root["right"])
|
||||||
|
|
||||||
|
root["name"] = successor["name"]
|
||||||
|
root["phone"] = successor["phone"]
|
||||||
|
|
||||||
|
root["right"] = bst_delete(root["right"], successor["name"])
|
||||||
|
|
||||||
|
return root
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def bst_inorder(root, result):
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
Центрированный обход дерева.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
if root is None:
|
||||||
|
return
|
||||||
|
|
||||||
|
bst_inorder(root["left"], result)
|
||||||
|
|
||||||
|
result.append((root["name"], root["phone"]))
|
||||||
|
|
||||||
|
bst_inorder(root["right"], result)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def bst_list_all(root):
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
Возвращает список записей в отсортированном порядке.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
result = []
|
||||||
|
bst_inorder(root, result)
|
||||||
|
return result
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ---------- Benchmark helpers ----------
|
||||||
|
|
||||||
|
def build_bst(records_list):
|
||||||
|
root = None
|
||||||
|
|
||||||
|
for name, phone in records_list:
|
||||||
|
root = bst_insert(root, name, phone)
|
||||||
|
|
||||||
|
return root
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def measure_bst(records_list, mode_name, repeats=5):
|
||||||
|
rows = []
|
||||||
|
|
||||||
|
insertion_times = []
|
||||||
|
finding_times = []
|
||||||
|
deletion_times = []
|
||||||
|
|
||||||
|
for run_number in range(1, repeats + 1):
|
||||||
|
data = records_list[:]
|
||||||
|
|
||||||
|
if mode_name == "случайный":
|
||||||
|
rd.shuffle(data)
|
||||||
|
|
||||||
|
# А. Вставка
|
||||||
|
root = None
|
||||||
|
|
||||||
|
start = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
for name, phone in data:
|
||||||
|
root = bst_insert(root, name, phone)
|
||||||
|
|
||||||
|
end = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
insertion_time = end - start
|
||||||
|
insertion_times.append(insertion_time)
|
||||||
|
|
||||||
|
# Б. Поиск
|
||||||
|
existing_names = [name for name, phone in rd.sample(data, 100)]
|
||||||
|
missing_names = [f"None_{i}" for i in range(10)]
|
||||||
|
|
||||||
|
search_names = existing_names + missing_names
|
||||||
|
rd.shuffle(search_names)
|
||||||
|
|
||||||
|
start = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
for name in search_names:
|
||||||
|
bst_find(root, name)
|
||||||
|
|
||||||
|
end = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
finding_time = end - start
|
||||||
|
finding_times.append(finding_time)
|
||||||
|
|
||||||
|
# В. Удаление
|
||||||
|
delete_names = rd.sample(existing_names, 50)
|
||||||
|
|
||||||
|
start = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
for name in delete_names:
|
||||||
|
root = bst_delete(root, name)
|
||||||
|
|
||||||
|
end = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
deletion_time = end - start
|
||||||
|
deletion_times.append(deletion_time)
|
||||||
|
|
||||||
|
rows.append(["BinarySearchTree", mode_name, "вставка", run_number, insertion_time])
|
||||||
|
rows.append(["BinarySearchTree", mode_name, "поиск", run_number, finding_time])
|
||||||
|
rows.append(["BinarySearchTree", mode_name, "удаление", run_number, deletion_time])
|
||||||
|
|
||||||
|
rows.append(["BinarySearchTree", mode_name, "вставка", "среднее", sum(insertion_times) / repeats])
|
||||||
|
rows.append(["BinarySearchTree", mode_name, "поиск", "среднее", sum(finding_times) / repeats])
|
||||||
|
rows.append(["BinarySearchTree", mode_name, "удаление", "среднее", sum(deletion_times) / repeats])
|
||||||
|
|
||||||
|
return rows
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def save_results(rows, filename="results.csv"):
|
||||||
|
with codecs.open(filename, "a+", "utf-16") as file:
|
||||||
|
writer = csv.writer(file)
|
||||||
|
writer.writerows(rows)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def run_shuffled(records_shuffled):
|
||||||
|
rows = measure_bst(records_shuffled, "случайный")
|
||||||
|
save_results(rows)
|
||||||
|
return rows
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def run_sorted(records_sorted):
|
||||||
|
rows = measure_bst(records_sorted, "отсортированный")
|
||||||
|
save_results(rows)
|
||||||
|
return rows
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ---------- Manual tests ----------
|
||||||
|
|
||||||
|
def test():
|
||||||
|
root = None
|
||||||
|
|
||||||
|
root = bst_insert(root, "Ivan", "111")
|
||||||
|
root = bst_insert(root, "Anna", "222")
|
||||||
|
root = bst_insert(root, "Petr", "333")
|
||||||
|
root = bst_insert(root, "Maria", "444")
|
||||||
|
|
||||||
|
print(bst_find(root, "Anna")) # 222
|
||||||
|
print(bst_find(root, "Unknown")) # None
|
||||||
|
|
||||||
|
root = bst_insert(root, "Anna", "999")
|
||||||
|
print(bst_find(root, "Anna")) # 999
|
||||||
|
|
||||||
|
root = bst_delete(root, "Ivan")
|
||||||
|
|
||||||
|
print(bst_list_all(root))
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
if __name__ == "__main__":
|
||||||
|
records_shuffled, records_sorted = records()
|
||||||
|
|
||||||
|
run_shuffled(records_shuffled)
|
||||||
|
run_sorted(records_sorted)
|
||||||
456
SorokinAD/[1]lab_1/MP_hash-table.py
Normal file
456
SorokinAD/[1]lab_1/MP_hash-table.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,456 @@
|
||||||
|
from MP_records import records
|
||||||
|
import string
|
||||||
|
import random as rd
|
||||||
|
import time
|
||||||
|
import csv
|
||||||
|
import codecs
|
||||||
|
|
||||||
|
def polynomial_hash(word):
|
||||||
|
p=11111
|
||||||
|
m=(10**9)+9
|
||||||
|
hashh=0
|
||||||
|
for i in range(len(word)):
|
||||||
|
hashh+=ord(word[i])*(p**i)
|
||||||
|
hashh=hashh%m
|
||||||
|
return hashh
|
||||||
|
|
||||||
|
def hash_to_index(hashh,length):
|
||||||
|
#print(hashh)
|
||||||
|
#if len(str(hashh))>4:
|
||||||
|
#hashh=int(str(hashh)[3:])
|
||||||
|
while hashh>length:
|
||||||
|
hashh=hashh%(length)
|
||||||
|
return hashh
|
||||||
|
|
||||||
|
def ll_insert(table,name,phone,index):
|
||||||
|
if table[index]==None:
|
||||||
|
entry={"name":name,"phone":phone,"next":None}
|
||||||
|
table[index]=entry
|
||||||
|
return table
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
entry={"name":name,"phone":phone,"next":None}
|
||||||
|
if table[index]["phone"]==phone:
|
||||||
|
table[index]["name"]=name
|
||||||
|
return table
|
||||||
|
if table[index]["next"]==None:
|
||||||
|
table[index]["next"]=entry
|
||||||
|
return table
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
nexxt=table[index]["next"]
|
||||||
|
if nexxt["phone"]==phone:
|
||||||
|
nexxt["name"]=name
|
||||||
|
return table
|
||||||
|
while nexxt["next"]!=None:
|
||||||
|
nexxt=nexxt["next"]
|
||||||
|
if nexxt["phone"]==phone:
|
||||||
|
nexxt["name"]=name
|
||||||
|
return table
|
||||||
|
nexxt["next"]=entry
|
||||||
|
return table
|
||||||
|
|
||||||
|
def ht_insert(table,name,phone):
|
||||||
|
index=hash_to_index(polynomial_hash(name), len(table))
|
||||||
|
ll_insert(table,name,phone,index)
|
||||||
|
return table
|
||||||
|
|
||||||
|
def ht_find(table, name):
|
||||||
|
index=hash_to_index(polynomial_hash(name), len(table))
|
||||||
|
if table[index]!=None:
|
||||||
|
if table[index]["name"]==name:
|
||||||
|
return table[index]["phone"]
|
||||||
|
elif table[index]["next"]!=None:
|
||||||
|
if table[index]["next"]["name"]==name:
|
||||||
|
return table[index]["next"]["phone"]
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
nexxt=table[index]["next"]
|
||||||
|
while nexxt["next"]!=None:
|
||||||
|
nexxt=nexxt["next"]
|
||||||
|
if nexxt["name"]==name:
|
||||||
|
return nexxt["phone"]
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
|
||||||
|
def ht_delete(table,name):
|
||||||
|
index=hash_to_index(polynomial_hash(name), len(table))
|
||||||
|
if len(table)>0:
|
||||||
|
if table[index]["name"]==name:
|
||||||
|
if table[index]["next"]!=None:
|
||||||
|
table[index]=table[index]["next"]
|
||||||
|
return table
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
table[index]=None
|
||||||
|
return table
|
||||||
|
elif table[index]["next"]!=None:
|
||||||
|
if table[index]["next"]["name"]==name:
|
||||||
|
if table[index]["next"]["next"]!=None:
|
||||||
|
table[index]["next"]=table[index]["next"]["next"]
|
||||||
|
return table
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
table[index]["next"]=None
|
||||||
|
return table
|
||||||
|
elif table[index]["next"]["next"]!=None:
|
||||||
|
nexxt1=table[index]["next"]
|
||||||
|
nexxt2=nexxt1["next"]
|
||||||
|
if nexxt2["name"]==name:
|
||||||
|
if nexxt2["next"]!=None:
|
||||||
|
nexxt1["next"]=nexxt2["next"]
|
||||||
|
return table
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
nexxt1["next"]=None
|
||||||
|
return table
|
||||||
|
while nexxt2["next"]!=None:
|
||||||
|
nexxt1=nexxt2
|
||||||
|
nexxt2=nexxt1["next"]
|
||||||
|
if nexxt2["name"]==name:
|
||||||
|
if nexxt2["next"]!=None:
|
||||||
|
nexxt1["next"]=nexxt2["next"]
|
||||||
|
return table
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
nexxt1["next"]=None
|
||||||
|
return table
|
||||||
|
|
||||||
|
def bad_sort(names,phones):
|
||||||
|
names1=[]
|
||||||
|
phones1=[]
|
||||||
|
while len(names)>0:
|
||||||
|
min_=names[0].encode()
|
||||||
|
ph=phones[0]
|
||||||
|
for i in range(len(names)):
|
||||||
|
nm=names[i].encode()
|
||||||
|
if nm<min_:
|
||||||
|
min_=nm
|
||||||
|
ph=phones[i]
|
||||||
|
#print(min_.decode()," - ",ph)
|
||||||
|
names1.append(min_.decode())
|
||||||
|
phones1.append(ph)
|
||||||
|
names.remove(min_.decode())
|
||||||
|
phones.remove(ph)
|
||||||
|
#print(names1,"\n",phones1)
|
||||||
|
return names1, phones1
|
||||||
|
|
||||||
|
def Shell(names,phones):
|
||||||
|
N = len(names)
|
||||||
|
n = N // 2
|
||||||
|
while n>0:
|
||||||
|
for i in range (0,N-n):
|
||||||
|
j=i
|
||||||
|
while j+n<N:
|
||||||
|
if (names[j].encode())>(names[j+n].encode()):
|
||||||
|
t=names[j]
|
||||||
|
t1=phones[j]
|
||||||
|
names[j]=names[j+n]
|
||||||
|
phones[j]=phones[j+n]
|
||||||
|
names[j+n]=t
|
||||||
|
phones[j+n]=t1
|
||||||
|
j=i
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
j+=n
|
||||||
|
n=n//2
|
||||||
|
return names,phones
|
||||||
|
|
||||||
|
def ht_listall(table):
|
||||||
|
names=[]
|
||||||
|
phones=[]
|
||||||
|
pointer=0
|
||||||
|
while pointer<len(table):
|
||||||
|
if table[pointer]!=None:
|
||||||
|
names.append(table[pointer]["name"])
|
||||||
|
phones.append(table[pointer]["phone"])
|
||||||
|
if table[pointer]["next"]!=None:
|
||||||
|
names.append(table[pointer]["next"]["name"])
|
||||||
|
phones.append(table[pointer]["next"]["phone"])
|
||||||
|
nexxt=table[pointer]["next"]
|
||||||
|
while nexxt["next"]!=None:
|
||||||
|
nexxt=nexxt["next"]
|
||||||
|
names.append(nexxt["name"])
|
||||||
|
phones.append(nexxt["phone"])
|
||||||
|
pointer+=1
|
||||||
|
names1, phones1 = bad_sort(names, phones)
|
||||||
|
#names1, phones1 = Shell(names, phones)
|
||||||
|
for i in range(len(names1)):
|
||||||
|
print(names1[i]," - ",phones1[i],end='')
|
||||||
|
if i%4==0:
|
||||||
|
print("\n")
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
print(", ",end='')
|
||||||
|
print("\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
def test():
|
||||||
|
table=[]
|
||||||
|
for i in range(8):
|
||||||
|
table.append(None)
|
||||||
|
ht_insert(table, "Zyky", 1)
|
||||||
|
ht_insert(table, "Abba", 2)
|
||||||
|
ht_insert(table, "Babba", 3)
|
||||||
|
ht_insert(table, "Aaaaa", 4)
|
||||||
|
ht_insert(table, "Aakk", 5)
|
||||||
|
ht_insert(table, "Bfaw", 6)
|
||||||
|
ht_insert(table, "Uno", 7)
|
||||||
|
ht_insert(table, "Uk", 8)
|
||||||
|
ht_insert(table, "Uaa", 9)
|
||||||
|
ht_insert(table, "h", 10)
|
||||||
|
print(table)
|
||||||
|
print(ht_find(table,"Aakk"))
|
||||||
|
# ht_delete(table, "Aakk")
|
||||||
|
#ht_delete(table, "Aaaaa")
|
||||||
|
#print(table)
|
||||||
|
#ht_delete(table, "Uaa")
|
||||||
|
#ht_delete(table, "Zyky")
|
||||||
|
print(table)
|
||||||
|
ht_listall(table)
|
||||||
|
|
||||||
|
def run_shuffled(records_shuffled):
|
||||||
|
insertion_times=[]
|
||||||
|
finding_times=[]
|
||||||
|
deletion_times1=[]
|
||||||
|
print("Shuffled list: ")
|
||||||
|
for k in range(5):
|
||||||
|
lisst=[]
|
||||||
|
for i in range(5000):
|
||||||
|
lisst.append(None)
|
||||||
|
rd.shuffle(records_shuffled)
|
||||||
|
|
||||||
|
#А. Вставка всех записей
|
||||||
|
start=time.perf_counter()
|
||||||
|
for i in range(len(records_shuffled)):
|
||||||
|
ht_insert(lisst, records_shuffled[i][0], records_shuffled[i][1])
|
||||||
|
end=time.perf_counter()
|
||||||
|
insertion_times.append(end-start)
|
||||||
|
|
||||||
|
#Б. Поиск 100 случайных записей
|
||||||
|
names=[]
|
||||||
|
index=rd.randint(0,9899)
|
||||||
|
for i in range(100):
|
||||||
|
names.append(records_shuffled[index][0])
|
||||||
|
index+=1
|
||||||
|
for i in range(10):
|
||||||
|
names.append("A")
|
||||||
|
rd.shuffle(names)
|
||||||
|
|
||||||
|
start=time.perf_counter()
|
||||||
|
for i in range(len(names)):
|
||||||
|
ht_find(lisst,names[i])
|
||||||
|
end=time.perf_counter()
|
||||||
|
finding_times.append(end-start)
|
||||||
|
|
||||||
|
#В. Удаление 50 случайных записей
|
||||||
|
for i in range(10):
|
||||||
|
names.remove("A")
|
||||||
|
rd.shuffle(names)
|
||||||
|
deletion_times=[]
|
||||||
|
|
||||||
|
for i in range(50):
|
||||||
|
start=time.perf_counter()
|
||||||
|
ht_delete(lisst,names[i])
|
||||||
|
end=time.perf_counter()
|
||||||
|
ttt=end-start
|
||||||
|
deletion_times.append(ttt)
|
||||||
|
deletion_times1.append(deletion_times)
|
||||||
|
|
||||||
|
print("Run number ",k+1)
|
||||||
|
print("Insertion time: ",insertion_times[k])
|
||||||
|
print("Finding time: ",finding_times[k])
|
||||||
|
print("Deletion times: ","\n",deletion_times)
|
||||||
|
print("\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
temp=0
|
||||||
|
for i in range(5):
|
||||||
|
temp+=insertion_times[i]
|
||||||
|
temp=temp/5
|
||||||
|
|
||||||
|
results = [
|
||||||
|
[u"Структура", u"Режим", u"Операция", u"Время (сек)"],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"вставка", insertion_times[0]],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"вставка", insertion_times[1]],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"вставка", insertion_times[2]],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"вставка", insertion_times[3]],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"вставка", insertion_times[4]],
|
||||||
|
[u"Структура", u"Режим", u"Операция", u"Среднее время (сек)"],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"вставка", temp,]
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
with codecs.open("results.csv", "a+", "utf-16") as f:
|
||||||
|
writer = csv.writer(f)
|
||||||
|
writer.writerows(results)
|
||||||
|
writer.writerows("\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
temp=0
|
||||||
|
for i in range(5):
|
||||||
|
temp+=finding_times[i]
|
||||||
|
temp=temp/5
|
||||||
|
|
||||||
|
results = [
|
||||||
|
[u"Структура", u"Режим", u"Операция", u"Время (сек)"],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"поиск", finding_times[0]],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"поиск", finding_times[1]],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"поиск", finding_times[2]],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"поиск", finding_times[3]],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"поиск", finding_times[4]],
|
||||||
|
[u"Структура", u"Режим", u"Операция", u"Среднее время (сек)"],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"поиск", temp,]
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
with codecs.open("results.csv", "a+", "utf-16") as f:
|
||||||
|
writer = csv.writer(f)
|
||||||
|
writer.writerows(results)
|
||||||
|
writer.writerows("\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
temp=0
|
||||||
|
del_times=[]
|
||||||
|
for i in range(5):
|
||||||
|
for j in range(50):
|
||||||
|
temp+=deletion_times1[i][j]
|
||||||
|
temp=temp/50
|
||||||
|
del_times.append(temp)
|
||||||
|
temp=0
|
||||||
|
|
||||||
|
temp=0
|
||||||
|
for i in range(5):
|
||||||
|
temp+=del_times[i]
|
||||||
|
temp=temp/5
|
||||||
|
|
||||||
|
results = [
|
||||||
|
[u"Структура", u"Режим", u"Операция", u"Время (сек)"],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"удаление", del_times[0]],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"удаление", del_times[1]],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"удаление", del_times[2]],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"удаление", del_times[3]],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"удаление", del_times[4]],
|
||||||
|
[u"Структура", u"Режим", u"Операция", u"Среднее время (сек)"],
|
||||||
|
["HashTable", u"случайный", u"удаление", temp,]
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
with codecs.open("results.csv", "a+", "utf-16") as f:
|
||||||
|
writer = csv.writer(f)
|
||||||
|
writer.writerows(results)
|
||||||
|
writer.writerows("\n")
|
||||||
|
writer.writerows("\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
def run_sorted(records_shuffled):
|
||||||
|
insertion_times=[]
|
||||||
|
finding_times=[]
|
||||||
|
deletion_times1=[]
|
||||||
|
print("Sorted list: ")
|
||||||
|
for k in range(5):
|
||||||
|
lisst=[]
|
||||||
|
for i in range(5000):
|
||||||
|
lisst.append(None)
|
||||||
|
|
||||||
|
#А. Вставка всех записей
|
||||||
|
start=time.perf_counter()
|
||||||
|
for i in range(len(records_shuffled)):
|
||||||
|
ht_insert(lisst, records_shuffled[i][0], records_shuffled[i][1])
|
||||||
|
end=time.perf_counter()
|
||||||
|
insertion_times.append(end-start)
|
||||||
|
|
||||||
|
#Б. Поиск 100 случайных записей
|
||||||
|
names=[]
|
||||||
|
index=rd.randint(0,9899)
|
||||||
|
for i in range(100):
|
||||||
|
names.append(records_shuffled[index][0])
|
||||||
|
index+=1
|
||||||
|
for i in range(10):
|
||||||
|
names.append("A")
|
||||||
|
rd.shuffle(names)
|
||||||
|
|
||||||
|
start=time.perf_counter()
|
||||||
|
for i in range(len(names)):
|
||||||
|
ht_find(lisst,names[i])
|
||||||
|
end=time.perf_counter()
|
||||||
|
finding_times.append(end-start)
|
||||||
|
|
||||||
|
#В. Удаление 50 случайных записей
|
||||||
|
for i in range(10):
|
||||||
|
names.remove("A")
|
||||||
|
rd.shuffle(names)
|
||||||
|
deletion_times=[]
|
||||||
|
|
||||||
|
for i in range(50):
|
||||||
|
start=time.perf_counter()
|
||||||
|
ht_delete(lisst,names[i])
|
||||||
|
end=time.perf_counter()
|
||||||
|
ttt=end-start
|
||||||
|
deletion_times.append(ttt)
|
||||||
|
deletion_times1.append(deletion_times)
|
||||||
|
|
||||||
|
print("Run number ",k+1)
|
||||||
|
print("Insertion time: ",insertion_times[k])
|
||||||
|
print("Finding time: ",finding_times[k])
|
||||||
|
print("Deletion average:", sum(deletion_times))
|
||||||
|
print("\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
temp=0
|
||||||
|
for i in range(5):
|
||||||
|
temp+=insertion_times[i]
|
||||||
|
temp=temp/5
|
||||||
|
|
||||||
|
results = [
|
||||||
|
[u"Структура", u"Режим", u"Операция", u"Время (сек)"],
|
||||||
|
["HashTable", u"отсортированный", u"вставка", insertion_times[0]],
|
||||||
|
["HashTable", u"отсортированный", u"вставка", insertion_times[1]],
|
||||||
|
["HashTable", u"отсортированный", u"вставка", insertion_times[2]],
|
||||||
|
["HashTable", u"отсортированный", u"вставка", insertion_times[3]],
|
||||||
|
["HashTable", u"сотсортированный", u"вставка", insertion_times[4]],
|
||||||
|
[u"Структура", u"Режим", u"Операция", u"Среднее время (сек)"],
|
||||||
|
["HashTable", u"отсортированный", u"вставка", temp,]
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
with codecs.open("results.csv", "a+", "utf-16") as f:
|
||||||
|
writer = csv.writer(f)
|
||||||
|
writer.writerows(results)
|
||||||
|
writer.writerows("\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
temp=0
|
||||||
|
for i in range(5):
|
||||||
|
temp+=finding_times[i]
|
||||||
|
temp=temp/5
|
||||||
|
|
||||||
|
results = [
|
||||||
|
[u"Структура", u"Режим", u"Операция", u"Время (сек)"],
|
||||||
|
["HashTable", u"отсортированный", u"поиск", finding_times[0]],
|
||||||
|
["HashTable", u"отсортированный", u"поиск", finding_times[1]],
|
||||||
|
["HashTable", u"отсортированный", u"поиск", finding_times[2]],
|
||||||
|
["HashTable", u"отсортированный", u"поиск", finding_times[3]],
|
||||||
|
["HashTable", u"отсортированный", u"поиск", finding_times[4]],
|
||||||
|
[u"Структура", u"Режим", u"Операция", u"Среднее время (сек)"],
|
||||||
|
["HashTable", u"отсортированный", u"поиск", temp,]
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
with codecs.open("results.csv", "a+", "utf-16") as f:
|
||||||
|
writer = csv.writer(f)
|
||||||
|
writer.writerows(results)
|
||||||
|
writer.writerows("\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
temp=0
|
||||||
|
del_times=[]
|
||||||
|
for i in range(5):
|
||||||
|
for j in range(50):
|
||||||
|
temp+=deletion_times1[i][j]
|
||||||
|
temp=temp/50
|
||||||
|
del_times.append(temp)
|
||||||
|
temp=0
|
||||||
|
|
||||||
|
temp=0
|
||||||
|
for i in range(5):
|
||||||
|
temp+=del_times[i]
|
||||||
|
temp=temp/5
|
||||||
|
|
||||||
|
results = [
|
||||||
|
[u"Структура", u"Режим", u"Операция", u"Время (сек)"],
|
||||||
|
["HashTable", u"отсортированный", u"удаление", del_times[0]],
|
||||||
|
["HashTable", u"отсортированный", u"удаление", del_times[1]],
|
||||||
|
["HashTable", u"отсортированный", u"удаление", del_times[2]],
|
||||||
|
["HashTable", u"отсортированный", u"удаление", del_times[3]],
|
||||||
|
["HashTable", u"отсортированный", u"удаление", del_times[4]],
|
||||||
|
[u"Структура", u"Режим", u"Операция", u"Среднее время (сек)"],
|
||||||
|
["HashTable", u"отсортированный", u"удаление", temp,]
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
with codecs.open("results.csv", "a+", "utf-16") as f:
|
||||||
|
writer = csv.writer(f)
|
||||||
|
writer.writerows(results)
|
||||||
|
writer.writerows("\n")
|
||||||
|
writer.writerows("\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
records_shuffled, records_sorted = records()
|
||||||
|
run_shuffled(records_shuffled)
|
||||||
|
run_sorted(records_sorted)
|
||||||
241
SorokinAD/[1]lab_1/MP_linked_list.py
Normal file
241
SorokinAD/[1]lab_1/MP_linked_list.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,241 @@
|
||||||
|
from MP_records import records
|
||||||
|
import random as rd
|
||||||
|
import time
|
||||||
|
import csv
|
||||||
|
import codecs
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ---------- Linked List Phone Book ----------
|
||||||
|
# Узел списка:
|
||||||
|
# {"name": name, "phone": phone, "next": next_node}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def ll_insert(head, name, phone):
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
Добавляет новую запись или обновляет телефон по имени.
|
||||||
|
Возвращает голову списка.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
new_node = {
|
||||||
|
"name": name,
|
||||||
|
"phone": phone,
|
||||||
|
"next": None
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if head is None:
|
||||||
|
return new_node
|
||||||
|
|
||||||
|
current = head
|
||||||
|
|
||||||
|
while True:
|
||||||
|
if current["name"] == name:
|
||||||
|
current["phone"] = phone
|
||||||
|
return head
|
||||||
|
|
||||||
|
if current["next"] is None:
|
||||||
|
break
|
||||||
|
|
||||||
|
current = current["next"]
|
||||||
|
|
||||||
|
current["next"] = new_node
|
||||||
|
return head
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def ll_find(head, name):
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
Ищет запись по имени.
|
||||||
|
Возвращает телефон или None.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
current = head
|
||||||
|
|
||||||
|
while current is not None:
|
||||||
|
if current["name"] == name:
|
||||||
|
return current["phone"]
|
||||||
|
|
||||||
|
current = current["next"]
|
||||||
|
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def ll_delete(head, name):
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
Удаляет запись по имени.
|
||||||
|
Если записи нет, ничего не меняет.
|
||||||
|
Возвращает новую голову списка.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
if head is None:
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
|
||||||
|
if head["name"] == name:
|
||||||
|
return head["next"]
|
||||||
|
|
||||||
|
previous = head
|
||||||
|
current = head["next"]
|
||||||
|
|
||||||
|
while current is not None:
|
||||||
|
if current["name"] == name:
|
||||||
|
previous["next"] = current["next"]
|
||||||
|
return head
|
||||||
|
|
||||||
|
previous = current
|
||||||
|
current = current["next"]
|
||||||
|
|
||||||
|
return head
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def ll_list_all(head):
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
Возвращает список всех записей, отсортированный по имени.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
result = []
|
||||||
|
current = head
|
||||||
|
|
||||||
|
while current is not None:
|
||||||
|
result.append((current["name"], current["phone"]))
|
||||||
|
current = current["next"]
|
||||||
|
|
||||||
|
result.sort(key=lambda item: item[0])
|
||||||
|
return result
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ---------- Compatibility aliases ----------
|
||||||
|
# Можно оставить старые имена, если они уже используются в отчете/других файлах.
|
||||||
|
|
||||||
|
def insert(head, name, phone):
|
||||||
|
return ll_insert(head, name, phone)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def find(head, name):
|
||||||
|
return ll_find(head, name)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def delete(head, name):
|
||||||
|
return ll_delete(head, name)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def list_all(head):
|
||||||
|
return ll_list_all(head)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ---------- Benchmark helpers ----------
|
||||||
|
|
||||||
|
def build_linked_list(records_list):
|
||||||
|
head = None
|
||||||
|
|
||||||
|
for name, phone in records_list:
|
||||||
|
head = ll_insert(head, name, phone)
|
||||||
|
|
||||||
|
return head
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def measure_linked_list(records_list, mode_name, repeats=5):
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
Выполняет 5 повторов:
|
||||||
|
1. вставка всех записей;
|
||||||
|
2. поиск 100 существующих и 10 отсутствующих имен;
|
||||||
|
3. удаление 50 существующих имен.
|
||||||
|
|
||||||
|
Возвращает строки для записи в CSV.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
rows = []
|
||||||
|
|
||||||
|
insertion_times = []
|
||||||
|
finding_times = []
|
||||||
|
deletion_times = []
|
||||||
|
|
||||||
|
for run_number in range(1, repeats + 1):
|
||||||
|
data = records_list[:]
|
||||||
|
|
||||||
|
if mode_name == "случайный":
|
||||||
|
rd.shuffle(data)
|
||||||
|
|
||||||
|
# А. Вставка всех записей
|
||||||
|
head = None
|
||||||
|
start = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
for name, phone in data:
|
||||||
|
head = ll_insert(head, name, phone)
|
||||||
|
|
||||||
|
end = time.perf_counter()
|
||||||
|
insertion_time = end - start
|
||||||
|
insertion_times.append(insertion_time)
|
||||||
|
|
||||||
|
# Б. Поиск 100 существующих + 10 отсутствующих
|
||||||
|
existing_names = [name for name, phone in rd.sample(data, 100)]
|
||||||
|
missing_names = [f"None_{i}" for i in range(10)]
|
||||||
|
search_names = existing_names + missing_names
|
||||||
|
rd.shuffle(search_names)
|
||||||
|
|
||||||
|
start = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
for name in search_names:
|
||||||
|
ll_find(head, name)
|
||||||
|
|
||||||
|
end = time.perf_counter()
|
||||||
|
finding_time = end - start
|
||||||
|
finding_times.append(finding_time)
|
||||||
|
|
||||||
|
# В. Удаление 50 существующих
|
||||||
|
delete_names = rd.sample(existing_names, 50)
|
||||||
|
|
||||||
|
start = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
for name in delete_names:
|
||||||
|
head = ll_delete(head, name)
|
||||||
|
|
||||||
|
end = time.perf_counter()
|
||||||
|
deletion_time = end - start
|
||||||
|
deletion_times.append(deletion_time)
|
||||||
|
|
||||||
|
rows.append(["LinkedList", mode_name, "вставка", run_number, insertion_time])
|
||||||
|
rows.append(["LinkedList", mode_name, "поиск", run_number, finding_time])
|
||||||
|
rows.append(["LinkedList", mode_name, "удаление", run_number, deletion_time])
|
||||||
|
|
||||||
|
rows.append(["LinkedList", mode_name, "вставка", "среднее", sum(insertion_times) / repeats])
|
||||||
|
rows.append(["LinkedList", mode_name, "поиск", "среднее", sum(finding_times) / repeats])
|
||||||
|
rows.append(["LinkedList", mode_name, "удаление", "среднее", sum(deletion_times) / repeats])
|
||||||
|
|
||||||
|
return rows
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def save_results(rows, filename="results.csv"):
|
||||||
|
with codecs.open(filename, "a+", "utf-16") as file:
|
||||||
|
writer = csv.writer(file)
|
||||||
|
writer.writerows(rows)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def run_shuffled(records_shuffled):
|
||||||
|
rows = measure_linked_list(records_shuffled, "случайный")
|
||||||
|
save_results(rows)
|
||||||
|
return rows
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def run_sorted(records_sorted):
|
||||||
|
rows = measure_linked_list(records_sorted, "отсортированный")
|
||||||
|
save_results(rows)
|
||||||
|
return rows
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ---------- Manual tests ----------
|
||||||
|
|
||||||
|
def test():
|
||||||
|
head = None
|
||||||
|
|
||||||
|
head = ll_insert(head, "Ivan", "111")
|
||||||
|
head = ll_insert(head, "Anna", "222")
|
||||||
|
head = ll_insert(head, "Petr", "333")
|
||||||
|
|
||||||
|
print(ll_find(head, "Anna")) # 222
|
||||||
|
print(ll_find(head, "Unknown")) # None
|
||||||
|
|
||||||
|
head = ll_insert(head, "Anna", "999")
|
||||||
|
print(ll_find(head, "Anna")) # 999
|
||||||
|
|
||||||
|
head = ll_delete(head, "Ivan")
|
||||||
|
print(ll_list_all(head)) # [('Anna', '999'), ('Petr', '333')]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
if __name__ == "__main__":
|
||||||
|
records_shuffled, records_sorted = records()
|
||||||
|
|
||||||
|
run_shuffled(records_shuffled)
|
||||||
|
run_sorted(records_sorted)
|
||||||
34
SorokinAD/[1]lab_1/MP_names.py
Normal file
34
SorokinAD/[1]lab_1/MP_names.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,34 @@
|
||||||
|
import random
|
||||||
|
VOWELS = "aeiou"
|
||||||
|
CONSONANTS = "bcdfghjklmnpqrstvwxyz"
|
||||||
|
def generate_name():
|
||||||
|
length = random.randint(4, 10)
|
||||||
|
|
||||||
|
name = ""
|
||||||
|
|
||||||
|
for i in range(length):
|
||||||
|
if i % 2 == 0:
|
||||||
|
name += random.choice(CONSONANTS)
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
name += random.choice(VOWELS)
|
||||||
|
|
||||||
|
return name.capitalize()
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def generate_unique_names(count):
|
||||||
|
names = set()
|
||||||
|
|
||||||
|
while len(names) < count:
|
||||||
|
names.add(generate_name())
|
||||||
|
|
||||||
|
return list(names)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
if __name__ == "__main__":
|
||||||
|
names = generate_unique_names(5000)
|
||||||
|
|
||||||
|
with open("names.txt", "w", encoding="utf-8") as file:
|
||||||
|
for name in names:
|
||||||
|
file.write(name + "\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
print("names.txt generated")
|
||||||
73
SorokinAD/[1]lab_1/MP_records.py
Normal file
73
SorokinAD/[1]lab_1/MP_records.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,73 @@
|
||||||
|
import random as rd
|
||||||
|
|
||||||
|
def Shell(arr):
|
||||||
|
N = len(arr)
|
||||||
|
n = N // 2
|
||||||
|
while n>0:
|
||||||
|
for i in range (0,N-n):
|
||||||
|
j=i
|
||||||
|
while j+n<N:
|
||||||
|
if arr[j]>arr[j+n]:
|
||||||
|
t=arr[j]
|
||||||
|
arr[j]=arr[j+n]
|
||||||
|
arr[j+n]=t
|
||||||
|
j=i
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
j+=n
|
||||||
|
n=n//2
|
||||||
|
return arr
|
||||||
|
|
||||||
|
def records():
|
||||||
|
phones=[]
|
||||||
|
first=0
|
||||||
|
second=0
|
||||||
|
third=0
|
||||||
|
fourth=0
|
||||||
|
for i in range(10000):
|
||||||
|
phones.append(str(first)+str(second)+str(third)+str(fourth))
|
||||||
|
fourth+=1
|
||||||
|
if fourth==10:
|
||||||
|
third+=1
|
||||||
|
fourth=0
|
||||||
|
if third==10:
|
||||||
|
second+=1
|
||||||
|
third=0
|
||||||
|
if second==10:
|
||||||
|
first+=1
|
||||||
|
second=0
|
||||||
|
phones2=phones.copy()
|
||||||
|
|
||||||
|
f=open("names.txt","r")
|
||||||
|
count=0
|
||||||
|
names=[]
|
||||||
|
while count<5000:
|
||||||
|
name=f.readline()
|
||||||
|
names.append(name[:len(name)-1])
|
||||||
|
names.append(name[:len(name)-1])
|
||||||
|
count+=1
|
||||||
|
f.close()
|
||||||
|
|
||||||
|
names_sorted=names.copy()
|
||||||
|
for i in range(10000):
|
||||||
|
names_sorted[i]=names_sorted[i].encode()
|
||||||
|
Shell(names_sorted)
|
||||||
|
for i in range(10000):
|
||||||
|
names_sorted[i]=names_sorted[i].decode()
|
||||||
|
|
||||||
|
records_shuffled=[]
|
||||||
|
records_sorted=[]
|
||||||
|
count=0
|
||||||
|
while count<10000:
|
||||||
|
name_var=rd.randint(0,len(names)-1)
|
||||||
|
phone_var=rd.randint(0,len(phones2)-1)
|
||||||
|
records_shuffled.append((names[name_var],phones[count]))
|
||||||
|
records_sorted.append((names_sorted[count],phones2[phone_var]))
|
||||||
|
names.remove(names[name_var])
|
||||||
|
phones2.remove(phones2[phone_var])
|
||||||
|
count+=1
|
||||||
|
|
||||||
|
rd.shuffle(records_shuffled)
|
||||||
|
return records_shuffled, records_sorted
|
||||||
|
#print(records_shuffled)
|
||||||
|
#print(records_sorted)
|
||||||
|
|
||||||
BIN
SorokinAD/[1]lab_1/graphs_lab.xlsx
Normal file
BIN
SorokinAD/[1]lab_1/graphs_lab.xlsx
Normal file
Binary file not shown.
5000
SorokinAD/[1]lab_1/names.txt
Normal file
5000
SorokinAD/[1]lab_1/names.txt
Normal file
File diff suppressed because it is too large
Load Diff
BIN
SorokinAD/[1]lab_1/report.docx
Normal file
BIN
SorokinAD/[1]lab_1/report.docx
Normal file
Binary file not shown.
BIN
SorokinAD/[1]lab_1/results.csv
Normal file
BIN
SorokinAD/[1]lab_1/results.csv
Normal file
Binary file not shown.
|
Can't render this file because it has a wrong number of fields in line 37.
|
143
SorokinAD/[2]lab_2/benchmark.py
Normal file
143
SorokinAD/[2]lab_2/benchmark.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,143 @@
|
||||||
|
import csv
|
||||||
|
import os
|
||||||
|
|
||||||
|
from builders import TextFileMazeBuilder
|
||||||
|
|
||||||
|
from solver import MazeSolver
|
||||||
|
|
||||||
|
from strategies import (
|
||||||
|
BFSStrategy,
|
||||||
|
DFSStrategy,
|
||||||
|
AStarStrategy
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# =========================================================
|
||||||
|
# Benchmark
|
||||||
|
# =========================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
class BenchmarkRunner:
|
||||||
|
|
||||||
|
def __init__(self):
|
||||||
|
|
||||||
|
self.strategies = [
|
||||||
|
("BFS", BFSStrategy()),
|
||||||
|
("DFS", DFSStrategy()),
|
||||||
|
("A*", AStarStrategy()),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
# =====================================================
|
||||||
|
# Run benchmark
|
||||||
|
# =====================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
def run(
|
||||||
|
self,
|
||||||
|
maze_files: list[str],
|
||||||
|
runs_per_test: int = 5
|
||||||
|
):
|
||||||
|
|
||||||
|
results = []
|
||||||
|
|
||||||
|
builder = TextFileMazeBuilder()
|
||||||
|
|
||||||
|
for maze_file in maze_files:
|
||||||
|
|
||||||
|
print()
|
||||||
|
print(f"Testing: {maze_file}")
|
||||||
|
|
||||||
|
maze = builder.build_from_file(
|
||||||
|
maze_file
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
for strategy_name, strategy in self.strategies:
|
||||||
|
|
||||||
|
total_time = 0
|
||||||
|
total_visited = 0
|
||||||
|
total_path_length = 0
|
||||||
|
|
||||||
|
for _ in range(runs_per_test):
|
||||||
|
|
||||||
|
solver = MazeSolver(
|
||||||
|
maze,
|
||||||
|
strategy
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
path, stats = solver.solve()
|
||||||
|
|
||||||
|
total_time += stats.time_ms
|
||||||
|
total_visited += stats.visited_cells
|
||||||
|
total_path_length += stats.path_length
|
||||||
|
|
||||||
|
avg_time = (
|
||||||
|
total_time / runs_per_test
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
avg_visited = (
|
||||||
|
total_visited / runs_per_test
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
avg_path_length = (
|
||||||
|
total_path_length / runs_per_test
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
result = {
|
||||||
|
"maze": maze_file,
|
||||||
|
"strategy": strategy_name,
|
||||||
|
"time_ms": round(avg_time, 3),
|
||||||
|
"visited_cells": int(avg_visited),
|
||||||
|
"path_length": int(avg_path_length),
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
results.append(result)
|
||||||
|
|
||||||
|
print(
|
||||||
|
f"{strategy_name}: "
|
||||||
|
f"time={avg_time:.3f} ms, "
|
||||||
|
f"visited={avg_visited:.0f}, "
|
||||||
|
f"path={avg_path_length:.0f}"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
self.save_to_csv(results)
|
||||||
|
|
||||||
|
# =====================================================
|
||||||
|
# Save CSV
|
||||||
|
# =====================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
@staticmethod
|
||||||
|
def save_to_csv(results):
|
||||||
|
|
||||||
|
base_dir = os.path.dirname(__file__)
|
||||||
|
|
||||||
|
csv_path = os.path.join(
|
||||||
|
base_dir,
|
||||||
|
"benchmark_results.csv"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
with open(
|
||||||
|
csv_path,
|
||||||
|
"w",
|
||||||
|
newline="",
|
||||||
|
encoding="utf-8"
|
||||||
|
) as file:
|
||||||
|
|
||||||
|
writer = csv.DictWriter(
|
||||||
|
file,
|
||||||
|
fieldnames=[
|
||||||
|
"maze",
|
||||||
|
"strategy",
|
||||||
|
"time_ms",
|
||||||
|
"visited_cells",
|
||||||
|
"path_length"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
writer.writeheader()
|
||||||
|
|
||||||
|
for row in results:
|
||||||
|
|
||||||
|
writer.writerow(row)
|
||||||
|
|
||||||
|
print()
|
||||||
|
print(
|
||||||
|
f"Results saved to: {csv_path}"
|
||||||
|
)
|
||||||
13
SorokinAD/[2]lab_2/benchmark_results.csv
Normal file
13
SorokinAD/[2]lab_2/benchmark_results.csv
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,13 @@
|
||||||
|
maze,strategy,time_ms,visited_cells,path_length
|
||||||
|
mazes/small.txt,BFS,0.034,17,12
|
||||||
|
mazes/small.txt,DFS,0.026,13,12
|
||||||
|
mazes/small.txt,A*,0.048,17,12
|
||||||
|
mazes/open.txt,BFS,0.219,100,19
|
||||||
|
mazes/open.txt,DFS,0.135,55,55
|
||||||
|
mazes/open.txt,A*,0.334,100,19
|
||||||
|
mazes/medium.txt,BFS,0.093,36,0
|
||||||
|
mazes/medium.txt,DFS,0.059,36,0
|
||||||
|
mazes/medium.txt,A*,0.087,36,0
|
||||||
|
mazes/no_exit.txt,BFS,0.008,5,0
|
||||||
|
mazes/no_exit.txt,DFS,0.007,5,0
|
||||||
|
mazes/no_exit.txt,A*,0.011,5,0
|
||||||
|
60
SorokinAD/[2]lab_2/builders.py
Normal file
60
SorokinAD/[2]lab_2/builders.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,60 @@
|
||||||
|
from abc import ABC, abstractmethod
|
||||||
|
|
||||||
|
from cell import Cell
|
||||||
|
from maze import Maze
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class MazeBuilder(ABC):
|
||||||
|
|
||||||
|
@abstractmethod
|
||||||
|
def build_from_file(self, filename: str) -> Maze:
|
||||||
|
pass
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class TextFileMazeBuilder(MazeBuilder):
|
||||||
|
|
||||||
|
def build_from_file(self, filename: str) -> Maze:
|
||||||
|
|
||||||
|
with open(filename, "r", encoding="utf-8") as file:
|
||||||
|
lines = [line.rstrip("\n") for line in file]
|
||||||
|
|
||||||
|
cells = []
|
||||||
|
|
||||||
|
start = None
|
||||||
|
exit = None
|
||||||
|
|
||||||
|
for y, line in enumerate(lines):
|
||||||
|
|
||||||
|
row = []
|
||||||
|
|
||||||
|
for x, char in enumerate(line):
|
||||||
|
|
||||||
|
is_wall = char == "#"
|
||||||
|
is_start = char == "S"
|
||||||
|
is_exit = char == "E"
|
||||||
|
|
||||||
|
cell = Cell(
|
||||||
|
x=x,
|
||||||
|
y=y,
|
||||||
|
is_wall=is_wall,
|
||||||
|
is_start=is_start,
|
||||||
|
is_exit=is_exit
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
if is_start:
|
||||||
|
start = cell
|
||||||
|
|
||||||
|
if is_exit:
|
||||||
|
exit = cell
|
||||||
|
|
||||||
|
row.append(cell)
|
||||||
|
|
||||||
|
cells.append(row)
|
||||||
|
|
||||||
|
if start is None:
|
||||||
|
raise ValueError("Старт S не найден")
|
||||||
|
|
||||||
|
if exit is None:
|
||||||
|
raise ValueError("Выход E не найден")
|
||||||
|
|
||||||
|
return Maze(cells, start, exit)
|
||||||
13
SorokinAD/[2]lab_2/cell.py
Normal file
13
SorokinAD/[2]lab_2/cell.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,13 @@
|
||||||
|
from dataclasses import dataclass
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
@dataclass(frozen=True)
|
||||||
|
class Cell:
|
||||||
|
x: int
|
||||||
|
y: int
|
||||||
|
is_wall: bool = False
|
||||||
|
is_start: bool = False
|
||||||
|
is_exit: bool = False
|
||||||
|
|
||||||
|
def is_passable(self) -> bool:
|
||||||
|
return not self.is_wall
|
||||||
91
SorokinAD/[2]lab_2/commands.py
Normal file
91
SorokinAD/[2]lab_2/commands.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,91 @@
|
||||||
|
from abc import ABC, abstractmethod
|
||||||
|
|
||||||
|
from cell import Cell
|
||||||
|
from maze import Maze
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class Player:
|
||||||
|
|
||||||
|
def __init__(self, start_cell: Cell):
|
||||||
|
|
||||||
|
self.current_cell = start_cell
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# =========================================================
|
||||||
|
# Command
|
||||||
|
# =========================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
class Command(ABC):
|
||||||
|
|
||||||
|
@abstractmethod
|
||||||
|
def execute(self):
|
||||||
|
pass
|
||||||
|
|
||||||
|
@abstractmethod
|
||||||
|
def undo(self):
|
||||||
|
pass
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# =========================================================
|
||||||
|
# MoveCommand
|
||||||
|
# =========================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
class MoveCommand(Command):
|
||||||
|
|
||||||
|
DIRECTIONS = {
|
||||||
|
"W": (0, -1),
|
||||||
|
"S": (0, 1),
|
||||||
|
"A": (-1, 0),
|
||||||
|
"D": (1, 0),
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
def __init__(
|
||||||
|
self,
|
||||||
|
player: Player,
|
||||||
|
maze: Maze,
|
||||||
|
direction: str
|
||||||
|
):
|
||||||
|
|
||||||
|
self.player = player
|
||||||
|
self.maze = maze
|
||||||
|
self.direction = direction.upper()
|
||||||
|
|
||||||
|
self.previous_cell = None
|
||||||
|
|
||||||
|
def execute(self):
|
||||||
|
|
||||||
|
if self.direction not in self.DIRECTIONS:
|
||||||
|
return False
|
||||||
|
|
||||||
|
dx, dy = self.DIRECTIONS[self.direction]
|
||||||
|
|
||||||
|
current = self.player.current_cell
|
||||||
|
|
||||||
|
new_x = current.x + dx
|
||||||
|
new_y = current.y + dy
|
||||||
|
|
||||||
|
target = self.maze.get_cell(
|
||||||
|
new_x,
|
||||||
|
new_y
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
if target is None:
|
||||||
|
return False
|
||||||
|
|
||||||
|
if not target.is_passable():
|
||||||
|
return False
|
||||||
|
|
||||||
|
self.previous_cell = current
|
||||||
|
|
||||||
|
self.player.current_cell = target
|
||||||
|
|
||||||
|
return True
|
||||||
|
|
||||||
|
def undo(self):
|
||||||
|
|
||||||
|
if self.previous_cell is not None:
|
||||||
|
|
||||||
|
self.player.current_cell = (
|
||||||
|
self.previous_cell
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
164
SorokinAD/[2]lab_2/main.py
Normal file
164
SorokinAD/[2]lab_2/main.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,164 @@
|
||||||
|
from builders import TextFileMazeBuilder
|
||||||
|
|
||||||
|
from strategies import (
|
||||||
|
BFSStrategy,
|
||||||
|
DFSStrategy,
|
||||||
|
AStarStrategy
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
from solver import MazeSolver
|
||||||
|
|
||||||
|
from visualization import ConsoleView
|
||||||
|
|
||||||
|
from commands import (
|
||||||
|
Player,
|
||||||
|
MoveCommand
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_strategy(name, strategy, maze):
|
||||||
|
|
||||||
|
print()
|
||||||
|
print("=" * 40)
|
||||||
|
|
||||||
|
view = ConsoleView()
|
||||||
|
|
||||||
|
solver = MazeSolver(
|
||||||
|
maze,
|
||||||
|
strategy
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
solver.add_observer(view)
|
||||||
|
|
||||||
|
path, stats = solver.solve()
|
||||||
|
|
||||||
|
print()
|
||||||
|
print(f"Strategy: {name}")
|
||||||
|
|
||||||
|
print(
|
||||||
|
f"Time: {stats.time_ms:.3f} ms"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
print(
|
||||||
|
f"Visited cells: {stats.visited_cells}"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
print(
|
||||||
|
f"Path length: {stats.path_length}"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
print()
|
||||||
|
|
||||||
|
view.render(
|
||||||
|
maze,
|
||||||
|
path
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# =========================================================
|
||||||
|
# Manual mode
|
||||||
|
# =========================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
def manual_mode(maze):
|
||||||
|
|
||||||
|
print()
|
||||||
|
print("=" * 40)
|
||||||
|
print("MANUAL MODE")
|
||||||
|
print("W/A/S/D - move")
|
||||||
|
print("U - undo")
|
||||||
|
print("Q - quit")
|
||||||
|
|
||||||
|
view = ConsoleView()
|
||||||
|
|
||||||
|
player = Player(
|
||||||
|
maze.start
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
history = []
|
||||||
|
|
||||||
|
while True:
|
||||||
|
|
||||||
|
print()
|
||||||
|
|
||||||
|
view.render(
|
||||||
|
maze,
|
||||||
|
current=player.current_cell
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
if player.current_cell == maze.exit:
|
||||||
|
|
||||||
|
print()
|
||||||
|
print("YOU WIN!")
|
||||||
|
|
||||||
|
break
|
||||||
|
|
||||||
|
command_input = input(
|
||||||
|
"\nCommand: "
|
||||||
|
).upper()
|
||||||
|
|
||||||
|
if command_input == "Q":
|
||||||
|
break
|
||||||
|
|
||||||
|
if command_input == "U":
|
||||||
|
|
||||||
|
if history:
|
||||||
|
|
||||||
|
last_command = history.pop()
|
||||||
|
|
||||||
|
last_command.undo()
|
||||||
|
|
||||||
|
continue
|
||||||
|
|
||||||
|
command = MoveCommand(
|
||||||
|
player,
|
||||||
|
maze,
|
||||||
|
command_input
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
success = command.execute()
|
||||||
|
|
||||||
|
if success:
|
||||||
|
history.append(command)
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
print("Invalid move")
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def main():
|
||||||
|
|
||||||
|
builder = TextFileMazeBuilder()
|
||||||
|
|
||||||
|
maze = builder.build_from_file(
|
||||||
|
"mazes/small.txt"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
# =====================================
|
||||||
|
# Strategies
|
||||||
|
# =====================================
|
||||||
|
|
||||||
|
test_strategy(
|
||||||
|
"BFS",
|
||||||
|
BFSStrategy(),
|
||||||
|
maze
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
test_strategy(
|
||||||
|
"DFS",
|
||||||
|
DFSStrategy(),
|
||||||
|
maze
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
test_strategy(
|
||||||
|
"A*",
|
||||||
|
AStarStrategy(),
|
||||||
|
maze
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
# =====================================
|
||||||
|
# Manual mode
|
||||||
|
# =====================================
|
||||||
|
|
||||||
|
manual_mode(maze)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
if __name__ == "__main__":
|
||||||
|
main()
|
||||||
33
SorokinAD/[2]lab_2/maze.py
Normal file
33
SorokinAD/[2]lab_2/maze.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,33 @@
|
||||||
|
from cell import Cell
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class Maze:
|
||||||
|
def __init__(self, cells: list[list[Cell]], start: Cell, exit: Cell):
|
||||||
|
self.cells = cells
|
||||||
|
self.height = len(cells)
|
||||||
|
self.width = len(cells[0]) if self.height > 0 else 0
|
||||||
|
self.start = start
|
||||||
|
self.exit = exit
|
||||||
|
|
||||||
|
def get_cell(self, x: int, y: int) -> Cell | None:
|
||||||
|
if 0 <= y < self.height and 0 <= x < self.width:
|
||||||
|
return self.cells[y][x]
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
|
||||||
|
def get_neighbors(self, cell: Cell) -> list[Cell]:
|
||||||
|
directions = [
|
||||||
|
(0, -1),
|
||||||
|
(0, 1),
|
||||||
|
(-1, 0),
|
||||||
|
(1, 0),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
neighbors = []
|
||||||
|
|
||||||
|
for dx, dy in directions:
|
||||||
|
neighbor = self.get_cell(cell.x + dx, cell.y + dy)
|
||||||
|
|
||||||
|
if neighbor is not None and neighbor.is_passable():
|
||||||
|
neighbors.append(neighbor)
|
||||||
|
|
||||||
|
return neighbors
|
||||||
11
SorokinAD/[2]lab_2/mazes/medium.txt
Normal file
11
SorokinAD/[2]lab_2/mazes/medium.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,11 @@
|
||||||
|
####################
|
||||||
|
#S # # #
|
||||||
|
### ### ##### ### ##
|
||||||
|
# # # ##
|
||||||
|
# ### ### # ##### ##
|
||||||
|
# # # # # #
|
||||||
|
# # ##### ##### # #
|
||||||
|
# # # # # #
|
||||||
|
# ##### ##### # # #
|
||||||
|
# # # E#
|
||||||
|
####################
|
||||||
5
SorokinAD/[2]lab_2/mazes/no_exit.txt
Normal file
5
SorokinAD/[2]lab_2/mazes/no_exit.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,5 @@
|
||||||
|
##########
|
||||||
|
#S# #E#
|
||||||
|
# ### ####
|
||||||
|
# # #
|
||||||
|
##########
|
||||||
10
SorokinAD/[2]lab_2/mazes/open.txt
Normal file
10
SorokinAD/[2]lab_2/mazes/open.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,10 @@
|
||||||
|
S
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
E
|
||||||
5
SorokinAD/[2]lab_2/mazes/small.txt
Normal file
5
SorokinAD/[2]lab_2/mazes/small.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,5 @@
|
||||||
|
##########
|
||||||
|
#S #E#
|
||||||
|
# ### ## #
|
||||||
|
# # #
|
||||||
|
##########
|
||||||
BIN
SorokinAD/[2]lab_2/otchet.docx
Normal file
BIN
SorokinAD/[2]lab_2/otchet.docx
Normal file
Binary file not shown.
20
SorokinAD/[2]lab_2/run_benchmark.py
Normal file
20
SorokinAD/[2]lab_2/run_benchmark.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,20 @@
|
||||||
|
from benchmark import BenchmarkRunner
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def main():
|
||||||
|
|
||||||
|
benchmark = BenchmarkRunner()
|
||||||
|
|
||||||
|
benchmark.run(
|
||||||
|
maze_files=[
|
||||||
|
"mazes/small.txt",
|
||||||
|
"mazes/open.txt",
|
||||||
|
"mazes/medium.txt",
|
||||||
|
"mazes/no_exit.txt",
|
||||||
|
],
|
||||||
|
runs_per_test=10
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
if __name__ == "__main__":
|
||||||
|
main()
|
||||||
86
SorokinAD/[2]lab_2/solver.py
Normal file
86
SorokinAD/[2]lab_2/solver.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,86 @@
|
||||||
|
import time
|
||||||
|
|
||||||
|
from dataclasses import dataclass
|
||||||
|
|
||||||
|
from maze import Maze
|
||||||
|
from strategies import PathFindingStrategy
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
@dataclass
|
||||||
|
class SearchStats:
|
||||||
|
time_ms: float
|
||||||
|
visited_cells: int
|
||||||
|
path_length: int
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class MazeSolver:
|
||||||
|
|
||||||
|
def __init__(
|
||||||
|
self,
|
||||||
|
maze: Maze,
|
||||||
|
strategy: PathFindingStrategy
|
||||||
|
):
|
||||||
|
|
||||||
|
self.maze = maze
|
||||||
|
self.strategy = strategy
|
||||||
|
|
||||||
|
self.observers = []
|
||||||
|
|
||||||
|
# =====================================
|
||||||
|
# Observer
|
||||||
|
# =====================================
|
||||||
|
|
||||||
|
def add_observer(self, observer):
|
||||||
|
|
||||||
|
self.observers.append(observer)
|
||||||
|
|
||||||
|
def notify(self, event: str):
|
||||||
|
|
||||||
|
for observer in self.observers:
|
||||||
|
observer.update(event)
|
||||||
|
|
||||||
|
# =====================================
|
||||||
|
# Strategy
|
||||||
|
# =====================================
|
||||||
|
|
||||||
|
def set_strategy(
|
||||||
|
self,
|
||||||
|
strategy: PathFindingStrategy
|
||||||
|
):
|
||||||
|
|
||||||
|
self.strategy = strategy
|
||||||
|
|
||||||
|
self.notify(
|
||||||
|
f"Strategy changed to {strategy.__class__.__name__}"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
# =====================================
|
||||||
|
# Solve
|
||||||
|
# =====================================
|
||||||
|
|
||||||
|
def solve(self):
|
||||||
|
|
||||||
|
self.notify("Search started")
|
||||||
|
|
||||||
|
start_time = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
path, visited_cells = self.strategy.find_path(
|
||||||
|
self.maze,
|
||||||
|
self.maze.start,
|
||||||
|
self.maze.exit
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
end_time = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
stats = SearchStats(
|
||||||
|
time_ms=(end_time - start_time) * 1000,
|
||||||
|
visited_cells=visited_cells,
|
||||||
|
path_length=len(path)
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
if path:
|
||||||
|
self.notify("Path found")
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
self.notify("No path found")
|
||||||
|
|
||||||
|
return path, stats
|
||||||
218
SorokinAD/[2]lab_2/strategies.py
Normal file
218
SorokinAD/[2]lab_2/strategies.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,218 @@
|
||||||
|
from abc import ABC, abstractmethod
|
||||||
|
from collections import deque
|
||||||
|
from heapq import heappush, heappop
|
||||||
|
|
||||||
|
from maze import Maze
|
||||||
|
from cell import Cell
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class PathFindingStrategy(ABC):
|
||||||
|
|
||||||
|
@abstractmethod
|
||||||
|
def find_path(
|
||||||
|
self,
|
||||||
|
maze: Maze,
|
||||||
|
start: Cell,
|
||||||
|
exit: Cell
|
||||||
|
) -> tuple[list[Cell], int]:
|
||||||
|
|
||||||
|
pass
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# =========================================================
|
||||||
|
# BFS
|
||||||
|
# =========================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
class BFSStrategy(PathFindingStrategy):
|
||||||
|
|
||||||
|
def find_path(self, maze, start, exit):
|
||||||
|
|
||||||
|
queue = deque([start])
|
||||||
|
|
||||||
|
visited = {start}
|
||||||
|
parent = {}
|
||||||
|
|
||||||
|
visited_count = 0
|
||||||
|
|
||||||
|
while queue:
|
||||||
|
|
||||||
|
current = queue.popleft()
|
||||||
|
|
||||||
|
visited_count += 1
|
||||||
|
|
||||||
|
if current == exit:
|
||||||
|
path = self._restore_path(parent, start, exit)
|
||||||
|
return path, visited_count
|
||||||
|
|
||||||
|
for neighbor in maze.get_neighbors(current):
|
||||||
|
|
||||||
|
if neighbor not in visited:
|
||||||
|
|
||||||
|
visited.add(neighbor)
|
||||||
|
|
||||||
|
parent[neighbor] = current
|
||||||
|
|
||||||
|
queue.append(neighbor)
|
||||||
|
|
||||||
|
return [], visited_count
|
||||||
|
|
||||||
|
@staticmethod
|
||||||
|
def _restore_path(parent, start, exit):
|
||||||
|
|
||||||
|
path = []
|
||||||
|
|
||||||
|
current = exit
|
||||||
|
|
||||||
|
while current != start:
|
||||||
|
path.append(current)
|
||||||
|
current = parent[current]
|
||||||
|
|
||||||
|
path.append(start)
|
||||||
|
|
||||||
|
path.reverse()
|
||||||
|
|
||||||
|
return path
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# =========================================================
|
||||||
|
# DFS
|
||||||
|
# =========================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
class DFSStrategy(PathFindingStrategy):
|
||||||
|
|
||||||
|
def find_path(self, maze, start, exit):
|
||||||
|
|
||||||
|
stack = [start]
|
||||||
|
|
||||||
|
visited = {start}
|
||||||
|
parent = {}
|
||||||
|
|
||||||
|
visited_count = 0
|
||||||
|
|
||||||
|
while stack:
|
||||||
|
|
||||||
|
current = stack.pop()
|
||||||
|
|
||||||
|
visited_count += 1
|
||||||
|
|
||||||
|
if current == exit:
|
||||||
|
path = self._restore_path(parent, start, exit)
|
||||||
|
return path, visited_count
|
||||||
|
|
||||||
|
for neighbor in maze.get_neighbors(current):
|
||||||
|
|
||||||
|
if neighbor not in visited:
|
||||||
|
|
||||||
|
visited.add(neighbor)
|
||||||
|
|
||||||
|
parent[neighbor] = current
|
||||||
|
|
||||||
|
stack.append(neighbor)
|
||||||
|
|
||||||
|
return [], visited_count
|
||||||
|
|
||||||
|
@staticmethod
|
||||||
|
def _restore_path(parent, start, exit):
|
||||||
|
|
||||||
|
path = []
|
||||||
|
|
||||||
|
current = exit
|
||||||
|
|
||||||
|
while current != start:
|
||||||
|
path.append(current)
|
||||||
|
current = parent[current]
|
||||||
|
|
||||||
|
path.append(start)
|
||||||
|
|
||||||
|
path.reverse()
|
||||||
|
|
||||||
|
return path
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# =========================================================
|
||||||
|
# A*
|
||||||
|
# =========================================================
|
||||||
|
|
||||||
|
class AStarStrategy(PathFindingStrategy):
|
||||||
|
|
||||||
|
def heuristic(self, cell: Cell, exit: Cell):
|
||||||
|
|
||||||
|
return abs(cell.x - exit.x) + abs(cell.y - exit.y)
|
||||||
|
|
||||||
|
def find_path(self, maze, start, exit):
|
||||||
|
|
||||||
|
open_set = []
|
||||||
|
|
||||||
|
heappush(open_set, (0, start.x, start.y, start))
|
||||||
|
|
||||||
|
g_score = {
|
||||||
|
start: 0
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
parent = {}
|
||||||
|
|
||||||
|
visited = set()
|
||||||
|
|
||||||
|
visited_count = 0
|
||||||
|
|
||||||
|
while open_set:
|
||||||
|
|
||||||
|
_, _, _, current = heappop(open_set)
|
||||||
|
|
||||||
|
if current in visited:
|
||||||
|
continue
|
||||||
|
|
||||||
|
visited.add(current)
|
||||||
|
|
||||||
|
visited_count += 1
|
||||||
|
|
||||||
|
if current == exit:
|
||||||
|
path = self._restore_path(parent, start, exit)
|
||||||
|
return path, visited_count
|
||||||
|
|
||||||
|
for neighbor in maze.get_neighbors(current):
|
||||||
|
|
||||||
|
tentative_g = g_score[current] + 1
|
||||||
|
|
||||||
|
if (
|
||||||
|
neighbor not in g_score
|
||||||
|
or tentative_g < g_score[neighbor]
|
||||||
|
):
|
||||||
|
|
||||||
|
g_score[neighbor] = tentative_g
|
||||||
|
|
||||||
|
f_score = tentative_g + self.heuristic(
|
||||||
|
neighbor,
|
||||||
|
exit
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
parent[neighbor] = current
|
||||||
|
|
||||||
|
heappush(
|
||||||
|
open_set,
|
||||||
|
(
|
||||||
|
f_score,
|
||||||
|
neighbor.x,
|
||||||
|
neighbor.y,
|
||||||
|
neighbor
|
||||||
|
)
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
return [], visited_count
|
||||||
|
|
||||||
|
@staticmethod
|
||||||
|
def _restore_path(parent, start, exit):
|
||||||
|
|
||||||
|
path = []
|
||||||
|
|
||||||
|
current = exit
|
||||||
|
|
||||||
|
while current != start:
|
||||||
|
path.append(current)
|
||||||
|
current = parent[current]
|
||||||
|
|
||||||
|
path.append(start)
|
||||||
|
|
||||||
|
path.reverse()
|
||||||
|
|
||||||
|
return path
|
||||||
56
SorokinAD/[2]lab_2/visualization.py
Normal file
56
SorokinAD/[2]lab_2/visualization.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,56 @@
|
||||||
|
from abc import ABC, abstractmethod
|
||||||
|
|
||||||
|
from maze import Maze
|
||||||
|
from cell import Cell
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class Observer(ABC):
|
||||||
|
|
||||||
|
@abstractmethod
|
||||||
|
def update(self, event: str):
|
||||||
|
|
||||||
|
pass
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class ConsoleView(Observer):
|
||||||
|
|
||||||
|
def update(self, event: str):
|
||||||
|
|
||||||
|
print(f"[EVENT]: {event}")
|
||||||
|
|
||||||
|
def render(
|
||||||
|
self,
|
||||||
|
maze: Maze,
|
||||||
|
path: list[Cell] = None,
|
||||||
|
current: Cell = None
|
||||||
|
):
|
||||||
|
|
||||||
|
path = path or []
|
||||||
|
|
||||||
|
path_set = set(path)
|
||||||
|
|
||||||
|
for row in maze.cells:
|
||||||
|
|
||||||
|
line = ""
|
||||||
|
|
||||||
|
for cell in row:
|
||||||
|
|
||||||
|
if current and cell == current:
|
||||||
|
line += "P"
|
||||||
|
|
||||||
|
elif cell.is_start:
|
||||||
|
line += "S"
|
||||||
|
|
||||||
|
elif cell.is_exit:
|
||||||
|
line += "E"
|
||||||
|
|
||||||
|
elif cell.is_wall:
|
||||||
|
line += "#"
|
||||||
|
|
||||||
|
elif cell in path_set:
|
||||||
|
line += "."
|
||||||
|
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
line += " "
|
||||||
|
|
||||||
|
print(line)
|
||||||
|
|
@ -1 +0,0 @@
|
||||||
428b
|
|
||||||
|
|
@ -1 +0,0 @@
|
||||||
428
|
|
||||||
|
|
@ -1 +0,0 @@
|
||||||
427
|
|
||||||
|
|
@ -1 +0,0 @@
|
||||||
856
|
|
||||||
Binary file not shown.
|
|
@ -1 +0,0 @@
|
||||||
429
|
|
||||||
|
|
@ -1 +0,0 @@
|
||||||
428b.md
|
|
||||||
Some files were not shown because too many files have changed in this diff Show More
Loading…
Reference in New Issue
Block a user